一種高頻隔離式五電平逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高頻隔離式五電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元、分壓電容、高頻隔離式五電平變換單元、高頻隔離變壓器、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負(fù)載構(gòu)成，其中：該變換器在全橋逆變器基礎(chǔ)上，通過在輸入直流電壓源兩端并聯(lián)四個電容分壓，使變壓器前端能產(chǎn)生Ui/2、Ui/4、0、—Ui/4、—Ui/2五個電平，在變壓副邊也能感應(yīng)出五個電平，減小開關(guān)管電壓應(yīng)力，同時改善了輸出電壓波形質(zhì)量。本發(fā)明的逆變器具有兩級功率變換（直流DC-高頻交流HFAC-低頻交流LFAC）、雙向功率流、開關(guān)器件電壓應(yīng)力低、輸出濾波器前端電壓頻譜特性好、輸出濾波器體積小、開關(guān)管電壓應(yīng)力低、交流負(fù)載與直流電源高頻電氣隔離的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于更高電壓、大功率的應(yīng)用場合。
【專利說明】一種高頻隔離式五電平逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子變換【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種高頻隔離式五電平逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]直一交(DC-AC)變換技術(shù)是應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件，將直流電能轉(zhuǎn)換成恒壓恒頻交流電能的一種變流技術(shù)，簡稱逆變技術(shù)。其廣泛地應(yīng)用于國防、工礦企業(yè)、科研院所、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和日常生活中。隨著新能源技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，逆變技術(shù)在新能源中的應(yīng)用也越來越多。
[0003]常規(guī)的逆變技術(shù)通常在逆變器和輸出端之間加入一級工頻變壓器來調(diào)整電壓比和作為電氣隔離，但是工頻變壓器具有體積大、會產(chǎn)生音頻噪聲、動態(tài)響應(yīng)特性差及輸出濾波器體積大等諸多缺點(diǎn)。1977年Mr.ESPELAGE提出了高頻鏈逆變技術(shù)的新概念，利用高頻變壓器代替?zhèn)鹘y(tǒng)低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)中的工頻變壓器，克服了低頻逆變技術(shù)的缺點(diǎn)，顯著提高了逆變器的特性。同年，德國學(xué)者Holtz首次提出了利用開關(guān)管來輔助中點(diǎn)箝位的三電平逆變器主電路，1980年日本的A Nabae等人對其進(jìn)行了發(fā)展，提出了二極管箝位式多電平逆變電路。
[0004]大功率電力電子器件的發(fā)展也為多電平逆變裝置的研究提供了技術(shù)支持。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，多電平逆變技術(shù)目前主要有三類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):(I) 二極管箝位型逆變器、(2)飛跨電容箝位型逆變器、(3)具有獨(dú)立直流電源直流的級聯(lián)型逆變器。二極管箝位型、電容箝位型多電平逆變器適用于高輸入電壓大功率逆變器場合；具有獨(dú)立直流電源的級聯(lián)型多電平逆變器則適用于低輸入、高輸出電壓大功率逆變場合。但是二極管箝位型、電容箝位型多電平多點(diǎn)平逆變技術(shù)存在拓?fù)湫问絾我?、無電氣隔離等缺陷；具有獨(dú)立直流電源的級聯(lián)型多電平逆變技術(shù)存在電路拓?fù)鋸?fù)雜輸入側(cè)功率因數(shù)低、變換效率偏低、功率密度低等缺陷。
[0005]目前所研究的高頻隔離型式多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大多數(shù)集中在中間帶有直流環(huán)節(jié)的單向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器，只是在高頻電氣隔離的DC/DC變換器中加入了多電平技術(shù)，減小了高頻電氣隔離的DC/DC變換器中開關(guān)管的電壓應(yīng)力，而在輸出濾波電感前端并沒有真正實(shí)現(xiàn)多電平，也沒有減小逆變橋開關(guān)管的電壓應(yīng)力，輸出濾波電感電容值亦沒有得到減小。因此，對于高頻隔離式多電平逆變器的研制開發(fā)是逆變技術(shù)的必然趨勢和需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明目的在于提供一種高頻隔離式五電平逆變器，可顯著降低逆變器開關(guān)管的電壓應(yīng)力，并且在交流負(fù)載與直流電源間實(shí)現(xiàn)高頻電氣隔離。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種高頻隔離式五電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元、分壓電容、高頻隔離式五電平變換單元、高頻隔離變壓器、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負(fù)載構(gòu)成，其中:
[0009]輸入直流電源單元與分壓電容一端連接，分壓電容另一端與高頻隔離式五電平變換單元一端連接，高頻隔離式五電平變換單元另一端與高頻隔離變壓器一端連接，高頻隔離變壓器另一端與周波變換器一端連接，周波變換器另一端與輸出濾波器一端連接，輸出濾波器另一端與輸出交流負(fù)載連接。
[0010]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述周波變換器為全橋式周波變換器或全波式周波變換器中的一種。
[0011]由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明所提出的高頻隔離式五電平逆變器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著效果在于:
[0012](I)將箝位型多電平拓?fù)涞臉?gòu)造思路運(yùn)用于傳統(tǒng)橋式逆變電路中，并在輸入直流電源與交流負(fù)載中插入高頻隔離變壓器，實(shí)現(xiàn)了輸入側(cè)與負(fù)載側(cè)的電氣隔離，同時實(shí)現(xiàn)變換器的小型化、輕量化，提高變換器的效率；
[0013](2)與傳統(tǒng)兩電平逆變器相比，該變換器能在輸出濾波器前端獲得Ui/2、Ui/4、
0、-Ui/4、-Ui/2五個電平，減小了開關(guān)管電壓應(yīng)力和輸出濾波器體積，同時改善了輸出電壓波形，更適用于高電壓大功率場合；
[0014](3)本發(fā)明的功率變換級數(shù)少(直流DC-高頻交流HFAC-低頻交流LFAC)，具有雙向功率流，且在一個輸出交流周期內(nèi)高頻隔離變壓器磁芯被雙向磁化，變壓器磁芯的利用率高，輸出濾波器前端電壓頻譜特性好，因此，可顯著提高逆變效率和功率密度，減小逆變器的體積和重量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式高頻隔離式五電平逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為圖1實(shí)施例中高頻隔離式五電平逆變器的一個【具體實(shí)施方式】的電路拓?fù)鋱D。
[0017]圖3為圖1實(shí)施例中高頻隔離式五電平逆變器的另一個【具體實(shí)施方式】的電路拓?fù)鋱D。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。
[0019]圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施方式高頻隔離式五電平逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，一種高頻隔離式五電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元1、分壓電容2、高頻隔離式五電平變換單元3、高頻隔離變壓器4、周波變換器5、輸出濾波器6和輸出交流負(fù)載7構(gòu)成，其中:輸入直流電源單元I與分壓電容2 —端連接，分壓電容2另一端與高頻隔離式五電平變換單元3 —端連接，高頻隔離式五電平變換單元3另一端與高頻隔離變壓器4 一端連接，高頻隔離變壓器4另一端與周波變換器5 —端連接，周波變換器5另一端與輸出濾波器6 —端連接,輸出濾波器6另一端與輸出交流負(fù)載7連接。
[0020]如圖2所示為根據(jù)圖1實(shí)現(xiàn)的高頻隔離式五電平逆變器的一個示例性電路拓?fù)鋱D，其中，分壓電容2包括第一分壓電容Cl，第二分壓電容C2，第三分壓電容C3以及第四分壓電容C4;其中:第一分壓電容Cl的正極與輸入直流電源單元I的參考正極連接，第一分壓電容Cl的負(fù)極與第二分壓電容C2的正極連接，第二分壓電容C2的負(fù)極與第三分壓電容C3的正極連接，第三分壓電容C3的負(fù)極與第四分壓電容C4的正極連接，第四分壓電容C4的負(fù)極與輸入直流電源I的參考負(fù)極連接。
[0021]所述高頻隔離式五電平變換單元3包括第一功率開關(guān)管SI，第一二極管D1，第二功率開關(guān)管S2，第二二極管D2，第三功率開關(guān)管S3，第三二極管D3，第四功率開關(guān)管S4，第四二極管D4，第五功率開關(guān)管S5，第五二極管D5，第六功率開關(guān)管S6，第六二極管D6，第七功率開關(guān)管S7，第七二極管D7，第八功率開關(guān)管S8以及第八二極管D8 ;其中:第一功率開關(guān)管SI的漏極與第一分壓電容Cl的正極相連接，第一二極管Dl反并聯(lián)于第一功率開關(guān)管SI兩端，即第一二極管Dl的陰極與第一功率開關(guān)管SI的漏極連接，第一二極管Dl的陽極與第一功率開關(guān)管SI的源極連接，第一功率開關(guān)管SI的源極與第七功率開關(guān)管S7的源極連接，第七功率開關(guān)管S7的漏極與第二分壓電容C2的正極連接，第七二極管D7反并聯(lián)于第七功率開關(guān)管S7兩端，即第七二極管D7的陰極與第七功率開關(guān)管S7的漏極連接，第七二極管D7的陽極與第七功率開關(guān)管S7的源極連接，第四功率開關(guān)管S4的漏極與第一功率開關(guān)管SI的源極、第七功率開關(guān)管S7的源極連接，第四功率開關(guān)管S4的源極與第六功率開關(guān)管S6的漏極相連，第四二極管D4反并聯(lián)于第四功率開關(guān)管S4兩端，即第四二極管D4的陰極與第四功率開關(guān)管S4的漏極連接，第四二極管D4的陽極與第四功率開關(guān)管S4的源極連接，第三功率開關(guān)管S3的漏極與第一功率開關(guān)管SI的源極、第七功率開關(guān)管S7的源極、第四功率開關(guān)管S4的漏極相連接，第三功率開關(guān)管S3的源極與第五功率開關(guān)管S5的漏極連接，第三二極管D3反并聯(lián)于第三功率開關(guān)管S3兩端，即第三二極管D3的陰極與第三功率開關(guān)管S3的漏極連接，第三二極管D3的陽極與第三功率開關(guān)管S3的源極連接，第五功率開關(guān)管S5的漏極與第三分壓電容C3的正極、第三功率開關(guān)管S3的源極連接，第五二極管D5反并聯(lián)于第五功率開關(guān)管S5兩端，即第五二極管D5的陰極與第五功率開關(guān)管S5的漏極連接，第五二極管D5的陽極與第五功率開關(guān)管S5的源極連接，第八功率開關(guān)管S8的源極與第四分壓電容C4的正極連接，第八二極管D8反并聯(lián)于第八功率開關(guān)管S8兩端，即第八二極管D8的陰極與第八功率開關(guān)管S8的漏極連接，第八二極管D8的陽極與第八功率開關(guān)管S8的源極連接，第六功率開關(guān)管S6的漏極與第四功率開關(guān)管S4的源極連接，第六功率開關(guān)管S6的源極與第五功率開關(guān)管S5的源極、第八功率開關(guān)管S8的漏極連接，第六二極管D6反并聯(lián)于第六功率開關(guān)管S6兩端，即第六二極管D6的陰極與第六功率開關(guān)管S6的漏極連接，第六二極管D6的陽極與第六功率開關(guān)管S6的源極連接，第二功率開關(guān)管S2的源極與第四分壓電容C4的負(fù)極連接,第二功率開關(guān)管S2的漏極與第五功率開關(guān)管S5的源極、第八功率開關(guān)管S8的漏極、第六功率開關(guān)管S6的源極連接，第二二極管D2反并聯(lián)于第二功率開關(guān)管S2兩端，即第二二極管D2的陰極與第二功率開關(guān)管S2的漏極連接，第二二極管D2的陽極與第二功率開關(guān)管S2的源極連接。
[0022]所述高頻隔離變壓器4包括第一原邊繞組NI和第一副邊繞組N2 ;高頻隔離變壓器4的第一原邊繞組NI的同名端與第四功率開關(guān)管S4的源極、第六功率開關(guān)管S6的漏極、第四二極管D4的陽極、第六二極管D6的陰極連在一起，高頻隔離變壓器4的第一原邊繞組NI的非同名端與第二輸入電容C2的負(fù)極、第三輸入電容C3的正極、第三功率開關(guān)管S3的源極、第五功率開關(guān)管S5的漏極、第三二極管D3的陽極、第五二極管D5的陰極連在一起。
[0023]所述周波變換器5為一全橋式周波變換器，其包括第一雙向開關(guān)管SA，第二雙向功率開關(guān)管SB，第三雙向開關(guān)管SC和第四雙向功率開關(guān)管SD，所述的第一雙向開關(guān)管SA，第二雙向功率開關(guān)管SB，第三雙向開關(guān)管SC和第四雙向功率開關(guān)管SD都是由兩個單個的功率開關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開關(guān)，具有雙向阻斷功能；第一雙向功率開關(guān)管SA包括第九功率開關(guān)管S9、第十功率開關(guān)管S10、第九二極管D9、第十二極管D10，第二雙向功率開關(guān)管SB包括第十一功率開關(guān)管S11、第十二功率開關(guān)管S12、第十一二極管D11，第十二二極管D12，第三雙向功率開關(guān)管SC包括第十三功率開關(guān)管S13、第十四功率開關(guān)管S14、第十三二極管D13、第十四二極管D14，第四雙向功率開關(guān)管SD包括第十五功率開關(guān)管S15、第十六功率開關(guān)管S16、第十五二極管D15、第十六二極管D16 ;第一雙向功率開關(guān)管SA的一端與高頻隔離變壓器4第一副邊繞組N2的同名端相連，第一雙向功率開關(guān)管SA的另一端與第三雙向功率開關(guān)管SC的一端連接，第三雙向功率開關(guān)管SC的另一端與高頻隔離變壓器4第一副邊繞組N2的非同名端相連，第二雙向功率開關(guān)管SB的一端與高頻隔離變壓器4第一副邊繞組N2的同名端、第一雙向功率開關(guān)管SA的一端連接，第二雙向功率開關(guān)管SB的另一端與第四雙向功率開關(guān)管SD的一端相連接，第四雙向功率開關(guān)管SD的另一端與高頻隔離變壓器4第一副邊繞組N2的非同名端、第三雙向功率開關(guān)管SC的另一端相連接；第九功率開關(guān)管S9的漏極和第九二極管D9的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管SA的一端，第十功率開關(guān)管SlO的漏極和第十二極管DlO的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管SA的另一端，第九功率開關(guān)管S9的源極、第十功率開關(guān)管SlO的源極、第九二極管D9的陽極、第十二極管DlO的陽極連接在一起，第十一功率開關(guān)管Sll的漏極和第十一二極管Dll的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管SB的一端，第十二功率開關(guān)管S12的漏極和第十二二極管D12的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管SB的另一端，第十一功率開關(guān)管Sll的源極、第十二功率開關(guān)管S12的源極、第十一二極管Dll的陽極、第十二二極管D12的陽極連接在一起；第十三功率開關(guān)管S13的漏極和第十三二極管D13的陰極相連作為第三雙向功率開關(guān)管SC的一端，第十四功率開關(guān)管S14的漏極和第十四二極管D14的陰極相連作為第三雙向功率開關(guān)管SC的另一端，第十三功率開關(guān)管S13的源極、第十四功率開關(guān)管S14的源極、第十三二極管D13的陽極、第十四二極管D14的陽極連接在一起，第十五功率開關(guān)管S15的漏極和第十五二極管D15的陰極相連作為第四雙向功率開關(guān)管SD的一端，第十六功率開關(guān)管S16的漏極和第十六二極管D16的陰極相連作為第四雙向功率開關(guān)管SD的另一 端，第十五功率開關(guān)管S15的源極、第十六功率開關(guān)管S16的源極、第十五二極管D15的陽極、第十六二極管D16的陽極連接在一起。
[0024]所述輸出濾波器6包括輸出濾波電感Lf和輸出濾波電容Cf，其中:輸出濾波電感Lf的一端與第一雙向功率開關(guān)管SA的另一端、第三雙向功率開關(guān)管SC的一端相連接，即與第十功率開關(guān)管SlO的漏極、第十二極管DlO的陰極、第十三功率開關(guān)管S13的漏極、第十三二極管D13的陰極相連接，輸出濾波電感Lf的另一端與輸出濾波電容Cf的一端連接，輸出濾波電容Cf的另一端第二雙向功率開關(guān)管SB的另一端、第四雙向功率開關(guān)管SD的一端相連接，即與第十二功率開關(guān)管S12的漏極、第十二二極管D12的陰極、第十五功率開關(guān)管S15的漏極、第十五二極管(D15的陰極相連接。
[0025]所述輸出交流負(fù)載7包括一交流負(fù)載ZL，交流負(fù)載ZL的一端和輸出濾波電容Cf的一端、輸出濾波電感Lf的另一端相連接，交流負(fù)載ZL的另一端和輸出濾波電容Cf的另
一端連接。
[0026]如圖3所示為根據(jù)圖1實(shí)現(xiàn)的高頻隔離式五電平逆變器的另一個示例性電路拓?fù)鋱D，其中，所述周波變換器5為一全波式周波變換器。[0027]分壓電容2包括第一分壓電容Cl，第二分壓電容C2，第三分壓電容C3以及第四分壓電容C4 ;其中:第一分壓電容Cl的正極與輸入直流電源單元I的參考正極連接，第一分壓電容Cl的負(fù)極與第二分壓電容C2的正極連接，第二分壓電容C2的負(fù)極與第三分壓電容C3的正極連接，第三分壓電容C3的負(fù)極與第四分壓電容C4的正極連接，第四分壓電容C4的負(fù)極與輸入直流電源I的參考負(fù)極連接。
[0028]所述高頻隔離式五電平變換單元3包括第一功率開關(guān)管SI，第一二極管D1，第二功率開關(guān)管S2，第二二極管D2，第三功率開關(guān)管S3，第三二極管D3，第四功率開關(guān)管S4，第四二極管D4，第五功率開關(guān)管S5，第五二極管D5，第六功率開關(guān)管S6，第六二極管D6，第七功率開關(guān)管S7，第七二極管D7，第八功率開關(guān)管S8以及第八二極管D8 ;其中:第一功率開關(guān)管SI的漏極與第一分壓電容Cl的正極相連接，第一二極管Dl反并聯(lián)于第一功率開關(guān)管SI兩端，即第一二極管Dl的陰極與第一功率開關(guān)管SI的漏極連接，第一二極管Dl的陽極與第一功率開關(guān)管SI的源極連接，第一功率開關(guān)管SI的源極與第七功率開關(guān)管S7的源極連接，第七功率開關(guān)管S7的漏極與第二分壓電容C2的正極連接，第七二極管D7反并聯(lián)于第七功率開關(guān)管S7兩端，即第七二極管D7的陰極與第七功率開關(guān)管S7的漏極連接，第七二極管D7的陽極與第七功率開關(guān)管S7的源極連接，第四功率開關(guān)管S4的漏極與第一功率開關(guān)管SI的源極、第七功率開關(guān)管S7的源極連接，第四功率開關(guān)管S4的源極與第六功率開關(guān)管S6的漏極相連，第四二極管D4反并聯(lián)于第四功率開關(guān)管S4兩端，即第四二極管D4的陰極與第四功率開關(guān)管S4的漏極連接，第四二極管D4的陽極與第四功率開關(guān)管S4的源極連接，第三功率開關(guān)管S3的漏極與第一功率開關(guān)管SI的源極、第七功率開關(guān)管S7的源極、第四功率開關(guān)管S4的漏極相連接，第三功率開關(guān)管S3的源極與第五功率開關(guān)管S5的漏極連接，第三二極管D3反并聯(lián)于第三功率開關(guān)管S3兩端，即第三二極管D3的陰極與第三功率開關(guān)管S3的漏極連接，第三二極管D3的陽極與第三功率開關(guān)管S3的源極連接，第五功率開關(guān)管S5的漏極與第三分壓電容C3的正極、第三功率開關(guān)管S3的源極連接，第五二極管D5反并聯(lián)于第五功率開關(guān)管S5兩端，即第五二極管D5的陰極與第五功率開關(guān)管S5的漏極連接，第五二極管D5的陽極與第五功率開關(guān)管S5的源極連接，第八功率開關(guān)管S8的源極與第四分壓電容C4的正極連接，第八二極管D8反并聯(lián)于第八功率開關(guān)管S8兩端，即第八二極管D8的陰極與第八功率開關(guān)管S8的漏極連接，第八二極管D8的陽極與第八功率開關(guān)管S8的源極連接，第六功率開關(guān)管S6的漏極與第四功率開關(guān)管S4的源極連接，第六功率開關(guān)管S6的源極與第五功率開關(guān)管S5的源極、第八功率開關(guān)管S8的漏極連接，第六二極管D6反并聯(lián)于第六功率開關(guān)管S6兩端，即第六二極管D6的陰極與第六功率開關(guān)管S6的漏極連接，第六二極管D6的陽極與第六功率開關(guān)管S6的源極連接，第二功率開關(guān)管S2的源極與第四分壓電容C4的負(fù)極連接,第二功率開關(guān)管S2的漏極與第五功率開關(guān)管S5的源極、第八功率開關(guān)管S8的漏極、第六功率開關(guān)管S6的源極連接，第二二極管D2反并聯(lián)于第二功率開關(guān)管S2兩端，即第二二極管D2的陰極與第二功率開關(guān)管S2的漏極連接，第二二極管D2的陽極與第二功率開關(guān)管S2的源極連接。
[0029]如圖3所示，本實(shí)施例中，所述高頻隔離變壓器4包括第一原邊繞組NI ’，第二副邊繞組N2’，第三副邊繞組N3 ;該高頻隔離變壓器4第一原邊繞組NI’與第四功率開關(guān)管S4的源極、第六功率開關(guān)管S6的漏極、第四二極管D4的陽極、第六二極管D6的陰極連接，高頻隔離變壓器4第一原邊繞組NI’的非同名端與第二輸入電容C2的負(fù)極、第三輸入電容C3的正極、第三功率開關(guān)管S3的源極、第五功率開關(guān)管S5的漏極、第三二極管D3的陽極、第五二極管D5的陰極連在一起，高頻隔離變壓器4第二副邊繞組N2’的非同名端與高頻隔離變壓器4第三副邊繞組N3的同名端相連接。
[0030]如圖3所示，本實(shí)施例中，所述周波變換器5包括第五雙向開關(guān)管SA’和第六雙向功率開關(guān)管SB’，所述的第五雙向功率開關(guān)管SA’和第六雙向功率開關(guān)管SB’都是由兩個單個的功率開關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開關(guān)；其中:第五雙向功率開關(guān)管SA’包括第十七功率開關(guān)管S9’、第十八功率開關(guān)管S10’、第十七二極管D9’、第十八二極管D10’，第六雙向功率開關(guān)管SB’包括第十九功率開關(guān)管SlT、第二十功率開關(guān)管S12’、第十九二極管D11’，第二十二極管D12’ ；第五雙向功率開關(guān)管SA’的一端與高頻隔離變壓器4第二副邊繞組N2’的同名端相連，第五雙向功率開關(guān)管SA’的另一端與第六雙向功率開關(guān)管SB’的另一端連接，第六雙向功率開關(guān)管SB’的一端與高頻隔離變壓器4第三副邊繞組N3的非同名端相連，第六雙向功率開關(guān)管SB’的另一端與第五雙向功率開關(guān)管SA’的另一端連接；第十七功率開關(guān)管S9’的漏極和第十七二極管D9’的陰極相連作為第五雙向功率開關(guān)管SA’的一端，第十八功率開關(guān)管S10’的漏極和第十八二極管D10’的陰極相連作為第五雙向功率開關(guān)管SA’的另一端，第十七功率開關(guān)管S9’的源極、第十八功率開關(guān)管S10’的源極、第十七二極管D9’的陽極、第十八二極管D10’的陽極連接在一起，第十九功率開關(guān)管SlT的漏極和第十九二極管Dll’的陰極相連作為第六雙向功率開關(guān)管SB’的一端，第二十功率開關(guān)管S12’的漏極和第二十二極管D12’的陰極相連作為第六雙向功率開關(guān)管SB’的另一端，第十九功率開關(guān)管S11’的源極、第二十功率開關(guān)管S12’的源極、第十九二極管Dll’的陽極、第二十二極管D12’的陽極連接在一起。
[0031]所述輸出濾波器6包括輸出濾波電感Lf和輸出濾波電容Cf，輸出濾波電感Lf的一端與第五雙向功率開關(guān)管SA’的另一端、第六雙向功率開關(guān)管SB’的另一端相連接，即與第十八功率開關(guān)管S10’的漏極、第十八二極管D10’的陰極、第二十功率開關(guān)管S12’的漏極、第二十二極管D12’的陰極相連接，輸出濾波電感Lf的另一端與輸出濾波電容Cf的一端連接，輸出濾波電容Cf的另一端和高頻隔離變壓器4第二副邊繞組N2’的非同名端、高頻隔離變壓器4第三副邊繞組N3的同名端連接；
[0032]所述輸出交流負(fù)載7包括一交流負(fù)載ZL，交流負(fù)載ZL的一端和輸出濾波電容Cf的一端、輸出濾波電感Lf的另一端相連接，交流負(fù)載ZL的另一端和輸出濾波電容Cf的另
一端連接。
[0033]下面以圖2所示的實(shí)施方式，即全波式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高頻隔離式五電平逆變器為例，在其適用于高頻電氣隔離的高壓逆變場合下，詳細(xì)描述其在一個輸出電壓周期中的工作過程:
[0034](I)第一電平+Ui/2的產(chǎn)生，功率開關(guān)管SI閉合、S4閉合，功率開關(guān)管S7斷開、S3斷開、S5斷開、S6斷開、S8斷開、S2斷開。第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S9’導(dǎo)通，S10’斷開。此時有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開關(guān)管S1、一功率開關(guān)管S4、一聞頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第二副邊繞組N2’、一第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S9’、一二極管D10’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路；第一電平的另一種開關(guān)模態(tài)，功率開關(guān)管S2閉合、S6閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S4斷開、S7斷開、S3斷開、S5斷開、S8斷開。第六四象限功率開關(guān)管SB’中的SlT導(dǎo)通，S12’關(guān)斷。此時有回路第三輸入電容C3正極、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組NI’、一功率開關(guān)管S6、一功率開關(guān)管S2、一第四輸入電容C4負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第三副邊繞組N3、一第六四象限功率開關(guān)管SB’中的S11’、一二極管D12’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路。
[0035](2)第二電平+Ui/4的產(chǎn)生，功率開關(guān)管S4閉合、S7閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S3斷開、S5斷開、S8斷開、S2斷開、S6斷開。第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S9’導(dǎo)通，S10’斷開。此時有回路第二輸入電容C2正極、一功率開關(guān)管S7、一功率開關(guān)管S4、一聞頻隔離式變壓器第一原邊繞組NI’、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第二副邊繞組N2’、一第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S9’、一二極管D10’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路；第二種電平的另一種開關(guān)模態(tài)，功率開關(guān)管S6閉合、S8閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S2斷開、S3斷開、S4斷開、S5斷開、S7斷開。第六四象限功率開關(guān)管SB’中的SlT導(dǎo)通，S12’關(guān)斷。此時有回路第三輸入電容C3、正極一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組NI’ 一功率開關(guān)管S6、一功率開關(guān)管S8、一第三輸入電容C3負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第三副邊繞組N3、一第六四象限功率開關(guān)管SB’中的S11’、一二極管D12’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路。
[0036](3)第三電平O的產(chǎn)生，功率開關(guān)管S4閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S2斷開、S3斷開、S5斷開、S8斷開、S6斷開、S7斷開。第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S9’導(dǎo)通，S10’斷開。此時有回路高頻隔離變壓器第一原邊繞組NI’、一二極管D3、一功率開關(guān)管S4。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第二副邊繞組N2’、一第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S9’、一二極管D10’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路；第三電平的另一種開關(guān)模態(tài)，功率開關(guān)管S6閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S2斷開、S3斷開、S5斷開、S8斷開、S4斷開、S7斷開。第六四象限功率開關(guān)管SB’中的SlT導(dǎo)通，S12’關(guān)斷。此時有回路高頻隔離變壓器第一原邊繞組NI’、一功率開關(guān)管S6、一二極管D5。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第三副邊繞組N3、一第六四象限功率開關(guān)管SB’中的SlT、一二極管D12’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路。
[0037](4)第四種電平一Ui/4的產(chǎn)生，功率開關(guān)管S4閉合、S7閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S3斷開、S5斷開、S8斷開、S2斷開、S6斷開。第六四象限功率開關(guān)管SB’中的S12’導(dǎo)通，SlT閉合。此時有回路第二輸入電容C2正極、一功率開關(guān)管S7、一功率開關(guān)管S4、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組NI’、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第三副邊繞組N3、一交流負(fù)載ZL、一濾波器6、一第六四象限功率開關(guān)管SB’中的S12’ 一二極管Dll’形成回路；第四種電平的另一種開關(guān)模態(tài)，功率開關(guān)管S6閉合、S8閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S2斷開、S3斷開、S4斷開、S5斷開、S7斷開。第五四象限功率開關(guān)管SB’中的S10’導(dǎo)通，S9’關(guān)斷。此時有回路第三輸入電容C3正極一聞頻隔尚式變壓器第一原邊繞組NI’、一功率開關(guān)管S6、一功率開關(guān)管S8、一第三輸入電容C3負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第二副邊繞組N2’、一交流負(fù)載ZL、一濾波器6、一第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S10’、一二極管D9’形成回路。
[0038](5)第五種電平一Ui/2的產(chǎn)生，功率開關(guān)管SI閉合、S4閉合，功率開關(guān)管S7斷開、S3斷開、S5斷開、S6斷開、S8斷開、S2斷開。第六四象限功率開關(guān)管SB’中的S12’導(dǎo)通，SlT閉合。此時有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開關(guān)管S1、一功率開關(guān)管S4、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組NI’、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第三副邊繞組N3、一交流負(fù)載ZL、一濾波器6、一第六四象限功率開關(guān)管SB’中的S12’ 一二極管Dll’形成回路；第五電平的另一種開關(guān)模態(tài)，功率開關(guān)管S2閉合、S6閉合，功率開關(guān)管SI斷開、S4斷開、S7斷開、S3斷開、S5斷開、S8斷開。第五四象限功率開關(guān)管SB’中的S10’導(dǎo)通，S9’關(guān)斷。此時有回路第三輸入電容C3正極一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組NI’、一功率開關(guān)管S6、一功率開關(guān)管S2、一第四輸入電容C4負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過高頻變壓器4的第二副邊繞組N2’、一交流負(fù)載ZL、一濾波器6、一第五四象限功率開關(guān)管SA’中的S10’、一二極管D9’形成回路。
[0039]輸出交流電壓正半周期，在輸出濾波器前端得到第1、第2和第3種電平，在輸出交流電壓負(fù)半周期，在輸出濾波器前端得到第3、第4和第5種電平。含有這五種電平的交流電經(jīng)過濾波器后可以得到頻譜特性比較好的交流輸出電壓。
[0040]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，由依次連接的輸入直流電源單元(I)、分壓電容(2)、高頻隔離式五電平變換單元(3)、高頻隔離變壓器(4)、周波變換器(5)、輸出濾波器(6)和輸出交流負(fù)載(7)構(gòu)成，其中: 輸入直流電源單元(I)與分壓電容(2) —端連接，分壓電容(2)另一端與高頻隔離式五電平變換單元(3)—端連接，高頻隔離式五電平變換單元(3)另一端與高頻隔離變壓器(4)一端連接，高頻隔離變壓器(4)另一端與周波變換器(5) —端連接，周波變換器(5)另一端與輸出濾波器(6) —端連接,輸出濾波器(6)另一端與輸出交流負(fù)載(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，所述周波變換器(5)為一全橋式周波變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，所述分壓電容(2)包括第一分壓電容(Cl)，第二分壓電容(C2)，第三分壓電容(C3)以及第四分壓電容(C4)；其中:第一分壓電容(Cl)的正極與輸入直流電源單元(I)的參考正極連接，第一分壓電容(Cl)的負(fù)極與第二分壓電容(C2)的正極連接，第二分壓電容(C2)的負(fù)極與第三分壓電容(C3)的正極連接，第三分壓電容(C3)的負(fù)極與第四分壓電容(C4)的正極連接，第四分壓電容(C4)的負(fù)極與輸入直流電源(I)的參考負(fù)極連接； 所述高頻隔離式五電平變換單元(3)包括第一功率開關(guān)管(SI)，第一二極管(D1)，第二功率開關(guān)管(S2)，第二二極管(D2)，第三功率開關(guān)管(S3)，第三二極管(D3)，第四功率開關(guān)管(S4)，第四二極管(D4)，第五功率開關(guān)管(S5)，第五二極管(D5)，第六功率開關(guān)管(S6)，第六二極管(D6)，第七功率開關(guān)管(S7)，第七二極管(D7)，第八功率開關(guān)管(S8)以及第八二極管(D8);其中:第一功率開關(guān)管(SI)的漏極與第一分壓電容(Cl)的正極相連接，第一二極管(Dl)反并聯(lián)于第一功率開關(guān)管(SI)兩端，即第一二極管(Dl)的陰極與第一功率開關(guān)管(SI)的漏極連接，第一二極管(Dl)的陽極與第一功率開關(guān)管(SI)的源極連接，第一功率開關(guān)管(SI)的源極與第七功率開關(guān)管(S7)的源極連接，第七功率開關(guān)管(S7)的漏極與第二分壓電容(C2)的正極連接，第七二極管(D7)反并聯(lián)于第七功率開關(guān)管(S7)兩端，即第七二極管(D7)的陰極與第七`功率開關(guān)管(S7)的漏極連接，第七二極管(D7)的陽極與第七功率開關(guān)管(S7)的源極連接,第四功率開關(guān)管(S4)的漏極與第一功率開關(guān)管(SI)的源極、第七功率開關(guān)管(S7)的源極連接，第四功率開關(guān)管(S4)的源極與第六功率開關(guān)管(S6)的漏極相連，第四二極管(D4)反并聯(lián)于第四功率開關(guān)管(S4)兩端，即第四二極管(D4)的陰極與第四功率開關(guān)管(S4)的漏極連接，第四二極管(D4)的陽極與第四功率開關(guān)管(S4)的源極連接，第三功率開關(guān)管(S3)的漏極與第一功率開關(guān)管(SI)的源極、第七功率開關(guān)管(S7)的源極、第四功率開關(guān)管(S4)的漏極相連接，第三功率開關(guān)管(S3)的源極與第五功率開關(guān)管(S5)的漏極連接，第三二極管(D3)反并聯(lián)于第三功率開關(guān)管(S3)兩端，即第三二極管(D3)的陰極與第三功率開關(guān)管(S3)的漏極連接，第三二極管(D3)的陽極與第三功率開關(guān)管(S3)的源極連接，第五功率開關(guān)管(S5)的漏極與第三分壓電容(C3)的正極、第三功率開關(guān)管(S3)的源極連接，第五二極管(D5)反并聯(lián)于第五功率開關(guān)管(S5)兩端，即第五二極管(D5)的陰極與第五功率開關(guān)管(S5)的漏極連接，第五二極管(D5)的陽極與第五功率開關(guān)管(S5)的源極連接，第八功率開關(guān)管(S8)的源極與第四分壓電容(C4)的正極連接，第八二極管(D8)反并聯(lián)于第八功率開關(guān)管(S8)兩端，即第八二極管(D8)的陰極與第八功率開關(guān)管(S8)的漏極連接,第八二極管(D8)的陽極與第八功率開關(guān)管(S8)的源極連接，第六功率開關(guān)管(S6)的漏極與第四功率開關(guān)管(S4)的源極連接，第六功率開關(guān)管(S6)的源極與第五功率開關(guān)管(S5)的源極、第八功率開關(guān)管(S8)的漏極連接，第六二極管(D6)反并聯(lián)于第六功率開關(guān)管(S6)兩端，即第六二極管(D6)的陰極與第六功率開關(guān)管(S6 )的漏極連接，第六二極管(D6 )的陽極與第六功率開關(guān)管(S6 )的源極連接，第二功率開關(guān)管(S2)的源極與第四分壓電容(C4)的負(fù)極連接，第二功率開關(guān)管(S2)的漏極與第五功率開關(guān)管(S5)的源極、第八功率開關(guān)管(S8)的漏極、第六功率開關(guān)管(S6)的源極連接，第二二極管(D2)反并聯(lián)于第二功率開關(guān)管(S2)兩端，即第二二極管(D2)的陰極與第二功率開關(guān)管(S2)的漏極連接，第二二極管(D2)的陽極與第二功率開關(guān)管(S2)的源極連接；所述高頻隔離變壓器(4)包括第一原邊繞組(NI)和第一副邊繞組(N2);高頻隔離變壓器(4)的第一原邊繞組(NI)的同名端與第四功率開關(guān)管(S4)的源極、第六功率開關(guān)管(S6)的漏極、第四二極管(D4)的陽極、第六二極管(D6)的陰極連在一起，高頻隔離變壓器(4)的第一原邊繞組(NI)的非同名端與第二輸入電容(C2)的負(fù)極、第三輸入電容(C3)的正極、第三功率開關(guān)管(S3)的源極、第五功率開關(guān)管(S5)的漏極、第三二極管(D3)的陽極、第五二極管(D5)的陰極連在一起； 所述周波變換器包括第一雙向開關(guān)管(SA)，第二雙向功率開關(guān)管(SB)，第三雙向開關(guān)管(SC)和第四雙向功率開關(guān)管(SD)，所述的第一雙向開關(guān)管(SA)，第二雙向功率開關(guān)管(SB)，第三雙向開關(guān)管(SC)和第四雙向功率開關(guān)管(SD)都是由兩個單個的功率開關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開關(guān)，具有雙向阻斷功能；第一雙向功率開關(guān)管(SA)包括第九功率開關(guān)管(S9)、第十功率開關(guān)管(S10)、第九二極管(D9)、第十二極管(D10)，第二雙向功率開關(guān)管(SB)包括第十一功率開關(guān)管(S11)、第十二功率開關(guān)管(S12)、第十一二極管(D11)，第十二二極管(D12)，第三雙向功率開關(guān)管(SC)包括第十三功率開關(guān)管(S13)、第十四功率開關(guān)管(S14)、第十三二極管(D13)、第十四二極管(D14)，第四雙向功率開關(guān)管(SD)包括第十五功率開關(guān)管(S15)、第十六功率開關(guān)管(S16)、第十五二極管(D15)，第十六二極管(D16);第一雙向功率開關(guān)管(SA)的一端與高頻隔離變壓器(4)第一副邊繞組(N2)的同名端相連，第一雙向功率開關(guān)管(SA)的另一端與第三雙向功率開關(guān)管(SC)的一端連 接，第三雙向功率開關(guān)管(SC)的另一端與高頻隔離變壓器(4)第一副邊繞組(N2)的非同名端相連，第二雙向功率開關(guān)管(SB)的一端與高頻隔離變壓器(4)第一副邊繞組(N2)的同名端、第一雙向功率開關(guān)管(SA)的一端連接，第二雙向功率開關(guān)管(SB)的另一端與第四雙向功率開關(guān)管(SD)的一端相連接，第四雙向功率開關(guān)管(SD)的另一端與高頻隔離變壓器(4)第一副邊繞組(N2)的非同名端、第三雙向功率開關(guān)管(SC)的另一端相連接；第九功率開關(guān)管(S9)的漏極和第九二極管(D9)的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管(SA)的一端，第十功率開關(guān)管(SlO)的漏極和第十二極管(DlO)的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管(SA)的另一端，第九功率開關(guān)管(S9)的源極、第十功率開關(guān)管(SlO)的源極、第九二極管(D9)的陽極、第十二極管(DlO)的陽極連接在一起，第十一功率開關(guān)管(Sll)的漏極和第十一二極管(Dll)的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管(SB)的一端，第十二功率開關(guān)管(S12)的漏極和第十二二極管(D12)的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管(SB)的另一端，第十一功率開關(guān)管(Sll)的源極、第十二功率開關(guān)管(S12)的源極、第十一二極管(Dll)的陽極、第十二二極管(D12)的陽極連接在一起；第十三功率開關(guān)管(S13)的漏極和第十三二極管(D13)的陰極相連作為第三雙向功率開關(guān)管(SC)的一端，第十四功率開關(guān)管(S14)的漏極和第十四二極管(D14)的陰極相連作為第三雙向功率開關(guān)管(SC)的另一端，第十三功率開關(guān)管(S13)的源極、第十四功率開關(guān)管(S14)的源極、第十三二極管(D13)的陽極、第十四二極管(D14)的陽極連接在一起，第十五功率開關(guān)管(S15)的漏極和第十五二極管(D15)的陰極相連作為第四雙向功率開關(guān)管(SD)的一端，第十六功率開關(guān)管(S16)的漏極和第十六二極管(D16)的陰極相連作為第四雙向功率開關(guān)管(SD)的另一端，第十五功率開關(guān)管(S15)的源極、第十六功率開關(guān)管(S16)的源極、第十五二極管(D15)的陽極、第十六二極管(D16)的陽極連接在一起； 所述輸出濾波器(6)包括輸出濾波電感(Lf)和輸出濾波電容(Cf),其中:輸出濾波電感(Lf)的一端與第一雙向功率開關(guān)管(SA)的另一端、第三雙向功率開關(guān)管(SC)的一端相連接，即與第十功率開關(guān)管(SlO)的漏極、第十二極管(DlO)的陰極、第十三功率開關(guān)管(S13)的漏極、第十三二極管(D13)的陰極相連接，輸出濾波電感(Lf)的另一端與輸出濾波電容(Cf)的一端連接,輸出濾波電容(Cf)的另一端第二雙向功率開關(guān)管(SB)的另一端、第四雙向功率開關(guān)管(SD)的一端相連接，即與第十二功率開關(guān)管(S12)的漏極、第十二二極管(D12)的陰極、第十五功率開關(guān)管(S15)的漏極、第十五二極管(D15)的陰極相連接； 所述輸出交流負(fù)載(7)包括一交流負(fù)載(ZL)，交流負(fù)載(ZL)的一端和輸出濾波電容(Cf )的一端、輸出濾波電感(Lf )的另一端相連接，交流負(fù)載(ZL)的另一端和輸出濾波電容(Cf)的另一端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，所述周波變換器(5)為一全波式周波變換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，所述分壓電容(2)包括第一分壓電容(Cl)，第二分壓電容(C2)，第三分壓電容(C3)以及第四分壓電容(C4)；其中:第一分壓電容(Cl)的正極與輸入直流電源單元(I)的參考正極連接，第一分壓電容(Cl)的負(fù)極與第二分壓電容(C2)的正極連接，第二分壓電容(C2)的負(fù)極與第三分壓電容(C3)的正極連接，第三分壓電容(C3)的負(fù)極與第四分壓電容(C4)的正極連接，第四分壓電容(C4)的負(fù)極與輸入直流電源(I)的`參考負(fù)極連接； 所述高頻隔離式五電平變換單元(3)包括第一功率開關(guān)管(SI)，第一二極管(D1)，第二功率開關(guān)管(S2)，第二二極管(D2)，第三功率開關(guān)管(S3)，第三二極管(D3)，第四功率開關(guān)管(S4)，第四二極管(D4)，第五功率開關(guān)管(S5)，第五二極管(D5)，第六功率開關(guān)管(S6)，第六二極管(D6)，第七功率開關(guān)管(S7)，第七二極管(D7)，第八功率開關(guān)管(S8)以及第八二極管(D8);其中:第一功率開關(guān)管(SI)的漏極與第一分壓電容(Cl)的正極相連接，第一二極管(Dl)反并聯(lián)于第一功率開關(guān)管(SI)兩端，即第一二極管(Dl)的陰極與第一功率開關(guān)管(SI)的漏極連接，第一二極管(Dl)的陽極與第一功率開關(guān)管(SI)的源極連接，第一功率開關(guān)管(SI)的源極與第七功率開關(guān)管(S7)的源極連接，第七功率開關(guān)管(S7)的漏極與第二分壓電容(C2)的正極連接，第七二極管(D7)反并聯(lián)于第七功率開關(guān)管(S7)兩端，即第七二極管(D7)的陰極與第七功率開關(guān)管(S7)的漏極連接，第七二極管(D7)的陽極與第七功率開關(guān)管(S7)的源極連接,第四功率開關(guān)管(S4)的漏極與第一功率開關(guān)管(SI)的源極、第七功率開關(guān)管(S7)的源極連接，第四功率開關(guān)管(S4)的源極與第六功率開關(guān)管(S6)的漏極相連，第四二極管(D4)反并聯(lián)于第四功率開關(guān)管(S4)兩端，即第四二極管(D4)的陰極與第四功率開關(guān)管(S4)的漏極連接，第四二極管(D4)的陽極與第四功率開關(guān)管(S4)的源極連接，第三功率開關(guān)管(S3)的漏極與第一功率開關(guān)管(SI)的源極、第七功率開關(guān)管(S7)的源極、第四功率開關(guān)管(S4)的漏極相連接，第三功率開關(guān)管(S3)的源極與第五功率開關(guān)管(S5)的漏極連接，第三二極管(D3)反并聯(lián)于第三功率開關(guān)管(S3)兩端，即第三二極管(D3)的陰極與第三功率開關(guān)管(S3)的漏極連接，第三二極管(D3)的陽極與第三功率開關(guān)管(S3)的源極連接，第五功率開關(guān)管(S5)的漏極與第三分壓電容(C3)的正極、第三功率開關(guān)管(S3)的源極連接，第五二極管(D5)反并聯(lián)于第五功率開關(guān)管(S5)兩端，即第五二極管(D5)的陰極與第五功率開關(guān)管(S5)的漏極連接，第五二極管(D5)的陽極與第五功率開關(guān)管(S5)的源極連接，第八功率開關(guān)管(S8)的源極與第四分壓電容(C4)的正極連接，第八二極管(D8)反并聯(lián)于第八功率開關(guān)管(S8)兩端，即第八二極管(D8)的陰極與第八功率開關(guān)管(S8)的漏極連接,第八二極管(D8)的陽極與第八功率開關(guān)管(S8)的源極連接，第六功率開關(guān)管(S6)的漏極與第四功率開關(guān)管(S4)的源極連接，第六功率開關(guān)管(S6)的源極與第五功率開關(guān)管(S5)的源極、第八功率開關(guān)管(S8)的漏極連接，第六二極管(D6)反并聯(lián)于第六功率開關(guān)管(S6)兩端，即第六二極管(D6)的陰極與第六功率開關(guān)管(S6 )的漏極連接，第六二極管(D6 )的陽極與第六功率開關(guān)管(S6 )的源極連接，第二功率開關(guān)管(S2)的源極與第四分壓電容(C4)的負(fù)極連接，第二功率開關(guān)管(S2)的漏極與第五功率開關(guān)管(S5)的源極、第八功率開關(guān)管(S8)的漏極、第六功率開關(guān)管(S6)的源極連接，第二二極管(D2)反并聯(lián)于第二功率開關(guān)管(S2)兩端，即第二二極管(D2)的陰極與第二功率開關(guān)管(S2)的漏極連接，第二二極管(D2)的陽極與第二功率開關(guān)管(S2)的源極連接；所述高頻隔離變壓器(4)包括第一原邊繞組(NI’)，第二副邊繞組(N2’)，第三副邊繞組(N3);該高頻隔離變壓器(4)第一原邊繞組(NI’)與第四功率開關(guān)管(S4)的源極、第六功率開關(guān)管(S6)的漏極、第四二極管(D4)的陽極、第六二極管(D6)的陰極連接，高頻隔離變壓器(4)第一原邊繞組(NI’ )的非同名端與第二輸入電容(C2)的負(fù)極、第三輸入電容(C3)的正極、第三功率開關(guān)管(S3)的源極、第五功率開關(guān)管(S5)的漏極、第三二極管(D3)的陽極、第五二極管(D5)的陰極連在一起，高頻隔離變壓器(4)第二副邊繞組(N2’)的非同名端與高頻隔離變壓器(4)第三副邊繞組(N3)的同名端相連接； 所述周波變換器(5)包括第五·雙向開關(guān)管(SA’)和第六雙向功率開關(guān)管(SB’)，所述的第五雙向功率開關(guān)管(SA’)和第六雙向功率開關(guān)管(SB’)都是由兩個單個的功率開關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開關(guān)；其中:第五雙向功率開關(guān)管(SA’)包括第十七功率開關(guān)管(S9’)、第十八功率開關(guān)管(S10’)、第十七二極管(D9’)、第十八二極管(D10’)，第六雙向功率開關(guān)管(SB’)包括第十九功率開關(guān)管(S11’)、第二十功率開關(guān)管(S12’)、第十九二極管(D11’)，第二十二極管(D12’)；第五雙向功率開關(guān)管(SA’)的一端與高頻隔離變壓器(4)第二副邊繞組(N2’)的同名端相連，第五雙向功率開關(guān)管(SA’)的另一端與第六雙向功率開關(guān)管(SB’)的另一端連接，第六雙向功率開關(guān)管(SB’)的一端與高頻隔離變壓器(4)第三副邊繞組(N3)的非同名端相連，第六雙向功率開關(guān)管(SB’ )的另一端與第五雙向功率開關(guān)管(SA’ )的另一端連接；第十七功率開關(guān)管(S9’ )的漏極和第十七二極管(D9’)的陰極相連作為第五雙向功率開關(guān)管(SA’)的一端，第十八功率開關(guān)管(S10’)的漏極和第十八二極管(D10’)的陰極相連作為第五雙向功率開關(guān)管(SA’)的另一端，第十七功率開關(guān)管(S9’)的源極、第十八功率開關(guān)管(S10’)的源極、第十七二極管(D9’)的陽極、第十八二極管(D10’)的陽極連接在一起，第十九功率開關(guān)管(SlT)的漏極和第十九二極管(Dll’)的陰極相連作為第六雙向功率開關(guān)管(SB’)的一端，第二十功率開關(guān)管(S12’)的漏極和第二十二極管(D12’)的陰極相連作為第六雙向功率開關(guān)管(SB’)的另一端，第十九功率開關(guān)管(Sir)的源極、第二十功率開關(guān)管(S12’)的源極、第十九二極管(Dll’)的陽極、第二十二極管(D12’)的陽極連接在一起； 所述輸出濾波器(6 )包括輸出濾波電感(Lf )和輸出濾波電容(Cf )，輸出濾波電感(Lf )的一端與第五雙向功率開關(guān)管(SA’)的另一端、第六雙向功率開關(guān)管(SB’)的另一端相連接，即與第十八功率開關(guān)管(S10’)的漏極、第十八二極管(D10’)的陰極、第二十功率開關(guān)管(S12’)的漏極、第二十二極管(D12’)的陰極相連接，輸出濾波電感(Lf)的另一端與輸出濾波電容(Cf)的一端連接，輸出濾波電容(Cf)的另一端和高頻隔離變壓器(4)第二副邊繞組(N2’)的非同名端、高頻隔離變壓器(4)第三副邊繞組(N3)的同名端連接； 所述輸出交流負(fù)載(7)包括一交流負(fù)載(ZL)，交流負(fù)載(ZL)的一端和輸出濾波電容(Cf )的一端、輸出濾波電感(Lf )的另一端相連接，交流負(fù)載(ZL)的另一端和輸出濾波電容(Cf)的另一端連 接。
【文檔編號】H02M7/483GK103856089SQ201410116011
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】項(xiàng)澤宇, 李磊, 胥佳梅, 柳成, 趙衛(wèi) 申請人:南京理工大學(xué)