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专利号: 2021103908579
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器,其特征在于该直流充电器包括:伪图腾柱桥臂、滤波电路、单相网格三电平整流桥;

所述伪图腾柱桥臂包括开关管:S1、S2,二极管D3、D4;

所述滤波电路包括电感L1、L2;

所述单相网格三电平整流桥包括二极管D1、D2,双回路网孔双向开关管、电容C1、C2、负载RL;

双回路网孔双向开关管包括开关管S3、S4,二极管D5、D6,开关管S5、S6,二极管D7、D8;

交流电源us一端分别连接二极管D1阳极、二极管D2阴极,交流电源us另一端分别连接电感L1一端、电感L2一端;

电感L1另一端分别连接二极管D3阳极、开关管S1漏极、开关管S3源极、开关管S4漏极;

电感L2另一端分别连接二极管D4阴极、开关管S2源极、开关管S5源极、开关管S6漏极;

开关管S3漏极连接二极管D5阴极,二极管D5阳极连接二极管D6阴极,二极管D6阳极连接开关管S4源极;

开关管S5漏极连接二极管D7阴极,二极管D7阳极连接二极管D8阴极,二极管D8阳极连接开关管S6源极;

二极管D1阴极分别连接二极管D3阴极、开关管S2漏极、电容C1正极;

二极管D2阳极分别连接二极管D4阳极、开关管S1源极、电容C2负极;

电容C1负极分别连接二极管D5阳极、二极管D6阴极、二极管D7阳极、二极管D8阴极;

负载RL两端分别连接电容C1正极、电容C2负极;

电路正常工作时,电感L1的电流为iL1,电感L2的电流为iL2,对电网输出电流is有:is=iL1+iL2,稳定状态下电路包含6个工作模式:(1)正半周期三种工作模式:电网电压us和输出电流is均大于0;

模式一:开关管S1~S6全部关断,交流电源us和电感L1与电感L2向负载RL提供能量,二极管D2、D3以及开关管S2上的体二极管正偏导通,直流输出电压udc>us,电感电流线性减少,电容C1、C2处于充电状态,充电电流等于is‑idc,电压uB1O=uB2O=uc1+uc2=+udc;

模式二:开关管S1、S2、S3关断,开关管S4、S5、S6导通,电容C2充电,充电电流为is‑idc,电容C1向负载放电,提供电流idc,电压uB1O=uB2O=uc1=+udc/2;

模式三:开关管S2~S6全部关断,开关管S1导通,二极管D2正偏导通,交流电源us向电感L1充电,电感L1电流呈现线性上升,电容C1和C2向负载RL放电,此时电压uB1O=0,uB2O=us;

(2)负半周期三种工作方式:电网电压us和输出电流is均小于0;

模式四:开关管S2导通,开关管S1、S3、S4、S5、S6关断,二极管D1正偏导通,交流电源us向电感L2充电,电感L2电流呈现线性上升,电容C1和C2继续向负载RL放电,此时电压uB2O=0,uB1O=us;

模式五:开关管S3、S4、S5导通,开关管S1、S2、S6关断,电容C1充电,充电电流为‑is‑idc,电容C2向负载放电,提供电流idc,电压uB1O=uB2O=uc2=‑udc/2;

模式六:开关管全关断,交流电源us和电感L1与电感L2向负载RL提供能量,二极管D4、D1和开关管S2上的体二极管正偏导通,直流输出电压udc>us,电感电流线性减少,电容C1、C2处于充电状态,充电电流等于is‑idc,电压uB1O=uB2O=‑uc1‑uc2=‑udc。

2.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器,其特征在于:所述伪图腾柱桥臂为全控开关管和二极管组成一对不对称的整流桥臂,每支桥臂包括1个功率开关器件,1个钳位二极管。

3.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器,其特征在于:所述单相网格三电平整流桥包含两个双向开关管,任意一个双向开关管由2个全控型开关管和2个二极管组成,与电感L1相连的结构为上网孔型双向开关,与电感L2相连的结构为下网孔型双向开关。

4.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器,其特征在于:所述开关管S1~S6均为带有体二极管的MOSFET、或者IGBT。