一種高容錯性的三電平電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及多電平逆變技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高容錯性的三電平電路。
【背景技術(shù)】
[0002]多電平逆變器更加適用于大功率高電壓的場合，是當(dāng)前電力電子領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)課題之一。多電平逆變器還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是具有一定的容錯能力，但是在出現(xiàn)故障的時(shí)候會出現(xiàn)輸出的不完整，也就是說這種能力是有限的。在一些運(yùn)用于重要領(lǐng)域的逆變器對其可靠性的要求是很高的，希望逆變器在很長的時(shí)間內(nèi)都能正常的工作，于是高容錯性的逆變器在這個(gè)領(lǐng)域就很有必要，本實(shí)用新型涉及一種高容錯性的三電平電路具有很高的可靠性和很高的容錯性，可以在任意單管短路或開路故障時(shí)保持變換器的正常三電平輸出。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開一種高容錯性的三電平電路，可實(shí)現(xiàn)尚可靠性和尚容錯性。
[0004]本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的，所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種高容錯性的三電平電路，包括:八個(gè)開關(guān)管、兩個(gè)保險(xiǎn)管、兩個(gè)電容；所述的第一開關(guān)管的集電極與第一電容陽極、第七開關(guān)管的集電極連接，第一開關(guān)管的發(fā)射極與第二開關(guān)管的集電極、第五開關(guān)管的集電極相連；第二開關(guān)管的發(fā)射極與第三開關(guān)管的集電極、第七開關(guān)管的發(fā)射極、第八開關(guān)管的集電極連接；第三開關(guān)管的發(fā)射極與第四開關(guān)管的集電極、第六開關(guān)管的發(fā)射極連接；第四開關(guān)管的發(fā)射極與第八開關(guān)管的發(fā)射極、第二電容的陰極連接；第五開關(guān)管的發(fā)射極與第一保險(xiǎn)管的一端連接；第六開關(guān)管的集電極與第二保險(xiǎn)管的一端連接；第一電容陰極與第二電容陽極、第一保險(xiǎn)管和第二保險(xiǎn)管的另一端連接。
[0006]進(jìn)一步的，所述第一開關(guān)管發(fā)生故障短路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第二開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第三開關(guān)管和第六開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉；第一開關(guān)管發(fā)生故障開路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第七開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第三開關(guān)管和第六開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉。
[0007]所述第二開關(guān)管發(fā)生故障短路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:先導(dǎo)通第一開關(guān)管和第五開關(guān)管使第一保險(xiǎn)管過流熔斷，第一開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第三開關(guān)管和第六開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉；第二開關(guān)管發(fā)生故障開路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第七開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第三開關(guān)管和第六開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉。
[0008]所述第三開關(guān)管發(fā)生故障短路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:先導(dǎo)通第四開關(guān)管和第六開關(guān)管使第二保險(xiǎn)管過流熔斷，第一開關(guān)管和第二開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第二開關(guān)管和第五開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第四開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉；第三開關(guān)管發(fā)生故障開路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第一開關(guān)管和第二開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第二開關(guān)管和第五開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第八開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉。
[0009]所述第四開關(guān)管發(fā)生故障短路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第一開關(guān)管和第二開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第二開關(guān)管和第五開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第三開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉；第四開關(guān)管發(fā)生故障開路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第一開關(guān)管和第二開關(guān)管導(dǎo)通輸出高電平，第二開關(guān)管和第五開關(guān)管導(dǎo)通輸出中間電平，第八開關(guān)管導(dǎo)通輸出低電平，其余開關(guān)管關(guān)閉。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)方案相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:
[0011]本實(shí)用新型的一種高容錯性的三電平電路，該電路可以在主開關(guān)管發(fā)生短路故障時(shí)保持正常的三電平輸出；在主開關(guān)管發(fā)生開路故障時(shí)保持正常的三電平輸出。該多電平逆變電路具有很高的容錯性，所以比一般三電平變換電路更長的壽命，具有很高的可靠性。
【附圖說明】
[0012]圖1是包含本實(shí)用新型的一種高容錯性的三電平電路示意圖。
[0013]圖2是第二開關(guān)管短路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)高電平輸出的電路示意圖。
[0014]圖3是第二開關(guān)管短路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)中間電平輸出的電路示意圖。
[0015]圖4是第二開關(guān)管短路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)低電平輸出的電路示意圖。
[0016]圖5是第二開關(guān)管開路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)高電平輸出的電路示意圖。
[0017]圖6是第二開關(guān)管開路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)中間電平輸出的電路示意圖。
[0018]圖7是第二開關(guān)管開路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)低電平輸出的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的是實(shí)施作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此，需指出的，若有未特別詳細(xì)說明的控制過程(如編程)，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
[0020]如圖1所示，為本實(shí)用新型的一種高容錯性的三電平電路示意圖，包括:八個(gè)開關(guān)管(IGBT1?IGBT8)、兩個(gè)保險(xiǎn)管鞏、F2)、兩個(gè)電容(Q、C1);所述的第一開關(guān)管IGBTl的集電極與第一電容Ctl陽極、第七開關(guān)管IGBT7的集電極連接，第一開關(guān)管IGBTl的發(fā)射極與第二開關(guān)管IGBT2的集電極、第五開關(guān)管IGBT5的集電極相連；第二開關(guān)管IGBT2的發(fā)射極與第三開關(guān)管IGBT3的集電極、第七開關(guān)管IGBT7的發(fā)射極、第八開關(guān)管IGBT8的集電極連接；第三開關(guān)管IGBT3的發(fā)射極與第四開關(guān)管IGBT4的集電極、第六開關(guān)管IGBT6的發(fā)射極連接；第四開關(guān)管IGBT4的發(fā)射極與第八開關(guān)管IGBT8的發(fā)射極、第二電容C1的陰極連接；第五開關(guān)管IGBT5的發(fā)射極與第一保險(xiǎn)管F1的一端連接；第六開關(guān)管IGBT6的集電極與第二保險(xiǎn)管F2的一端連接；第一電容C ^陰極與第二電容C i陽極、第一保險(xiǎn)管F i和第二保險(xiǎn)管匕的另一端連接。
[0021]作為優(yōu)選，所述的第一電容Ctl為電解電容，例如可選4700 yF的電解電容.
[0022]所述的第二電容C1為電解電容，例如可選4700 yF的電解電容。
[0023]所述控制各開關(guān)管的控制芯片選用德州儀器(TI) 2000系列的一款低成本數(shù)字信號處理器 TMS320F28016。
[0024]設(shè)定提供給變換器的輸入電壓為2U。
[0025]上述一種高容錯性的三電平電路的具體實(shí)現(xiàn)方法是:
[0026]第一開關(guān)管IGBTl發(fā)生故障短路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第二開關(guān)管IGBT2導(dǎo)通輸出高電平2U，第三開關(guān)管IGBT3和第六開關(guān)管IGBT6導(dǎo)通輸出中間電平U，第三開關(guān)管IGBT3和第四開關(guān)管IGBT4導(dǎo)通輸出低電平O ;第一開關(guān)管IGBTl發(fā)生故障開路時(shí)通過控制如下開關(guān)管導(dǎo)通使電路保持三電平輸出:第七開關(guān)管IGBT7導(dǎo)通輸出高電平2U，第三開關(guān)管IGBT3和第六開關(guān)管IGBT6導(dǎo)通輸出中間電平U,第三開關(guān)管IGBT3和第四開關(guān)管IGBT4導(dǎo)通輸出低電平O。
[0027]圖2?圖7分析了三電平電路在第二開關(guān)管IGBT2發(fā)生故障短路時(shí)獲得各電平輸出的回路，具體操作方式如下:先導(dǎo)通第一開關(guān)管IGBTl和第五開關(guān)管IGBT5使第一保險(xiǎn)管F1S流熔斷，第一開關(guān)管IGBTl導(dǎo)通輸出高電平2