1.一种三端口箝位型的背对背无桥三电平整流器,其特征在于包括:
开关管S1、S2、S3,二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8,电感L,电容C1、C2;
交流电源一端连接电感L一端,电感L另一端分别连接开关管S1漏极、二极管D1阳极、二极管D2阴极,其连接点构成a端;
交流电源另一端分别连接开关管S2漏极、二极管D4阳极、二极管D5阴极;
开关管S1源极连接开关管S2源极,其连接点构成b端;
二极管D1阴极分别连接二极管D3阴极、电容C1一端;
二极管D2阳极分别连接二极管D6阳极、电容C2另一端;
开关管S3漏极分别连接二极管D3阳极、二极管D4阴极、二极管D7阴极;
开关管S3源极分别连接二极管D5阳极、二极管D8阳极、二极管D6阴极;
电容C1另一端分别连接二极管D7阳极、二极管D8阴极、电容C2一端;
负载R两端分别连接电容C1一端、电容C2另一端;
在不同的电网电压区间内调整不同的工作模态:
1)模态1:开关管S1、S2、S3均关断,二极管D1、D5、D6工作在导通状态下,回路流经电容C1、C2,此时电网电压us
2)模态2:开关管S1、S2关断,S3导通;二极管D1、D5、D7工作在导通状态下,回路流经电容C1;当电网电压us<+Udc/2时,由于电感L上的电流不能突变,电容C1释放能量将ab端 电压稳定在Udc/2上,电感L上会产生一个平衡电压使uab=Udc/2;此时电感释放能量,电感L上的电流减小,电容C1充电,电容C2放电;当电网电压us>+Udc/2时,由于电感L上的电流不能突变,电容C1将ab端的电压稳定在Udc/2上,电感L上会产生一个平衡电压使uab=Udc/2;此时电感吸收能量,电感L上的电流增大,电容C1充电,电容C2放电;
3)模态3:开关管S3关断,S1、S2导通;电路中的二极管全部截止,电网与负载没有功率通道;此时电网电压0
4)模态4:开关管S1、S2、S3均关断,二极管D2、D3、D4工作在导通状态下,回路流经电容C1、C2,此时电网电压us<‑Udc/2;由于电感L上的电流不能突变,电容C1、C2释放能量将直流母线电压稳定在Udc上,电感L上会产生一个平衡电压使‑uab=Udc;此时电感释放能量,电感L上的电流减小,电容C1、C2充电;
5)模态5:开关管S1、S2关断,S3导通;二极管D2、D4、D8工作在导通状态下,回路流经电容C2;当电网电压us>‑Udc/2时,由于电感L上的电流不能突变,电容C2释放能量将直流母线电压稳定在将ab端的电压稳定在Udc/2上,电感L上会产生一个平衡电压使‑uab=Udc/2;此时电感释放能量,电感L上的电流减小,电容C2充电,电容C1放电;当电网电压us<‑Udc/2时,由于电感L上的电流不能突变,电容C2将ab端的电压稳定在Udc/2上,电感L上会产生一个平衡电压使‑uab=Udc/2;此时电感吸收能量,电感L上的电流增大,电容C2充电,电容C1放电;
6)模态6:开关管S3关断,S1、S2导通;电路中的二极管全部截止,电网与负载没有功率通道;此时电网电压0
2.根据权利要求1所述三端口箝位型的背对背无桥三电平整流器,其特征在于:通过改变开关管的状态对直流母线侧电容进行充放电操作,在电网的正半周期中,电路的有Udc、Udc/2、0三种电压等级的工作状态,分别对应了模态1、模态2、模态3,一个正半周期的PWM调制过程:(1)阶段一:此时电网电压0
由于电感L电流不能突变,电容C1、C2足够大;此时模态3下由于电感L直接与电 网电压源串联,电感L电压等于电网电压us,电感分压并储存能量,直流母线的功率由电容C1、C2提供;从模态2切换到模态3后,由于电容C1的电压为Udc/2,此时电网电压us小于电容C1电压,为了电流不被二极管截止而发生突变,电感L会提供一个正向电压,电感L储存的能量在模态3时释放;
(2)阶段二:此时电网电压us>+Udc/2,电路的工作状态会在模态2与模态1之间根据PWM比较出的调制波形来回切换,对应一个正半周期内200V到400V范围内的脉冲信号;由于电感电流不能突变,电容C1、C2足够大;此时模态2下由于回路接通的电压被电容箝位Udc/2上,此时电感会分压并储存一部分能量;从模态2切换到模态1之后,由于直流母线侧的电压被箝位在Udc上,同时us
(3)阶段三:此时电网电压0
由于电感L电流不能突变,电容C1、C2足够大;此时模态3下由于电感L直接与电网电压源串联,电感L电压等于电网电压us,电感分压并储存能量,直流母线的功率由电容C1、C2提供;从模态2切换到模态3后,由于电容C1的电压为Udc/2,此时电网电压us小于电容C1电压,为了电流不被二极管截止而发生突变,电感L会提供一个正向电压,电感L储存的能量在模态3时释放;
在电网的负半周期中,电路的有‑Udc、‑Udc/2、0三种电压等级的工作状态,分别对应了模态4、模态5、模态6。