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专利号: 2021104325271
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:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.四开关管串联型的背靠背式三电平整流器,其特征在于包括:开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6,二极管D1、D2、D3、D4,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;

交流电源另一端分别连接开关管S2漏极、开关管S4源极、开关管S5漏极;

开关管S1源极连接开关管S2源极;

二极管D1阴极分别连接开关管S3漏极、电容C1一端;

二极管D2阳极分别连接开关管S6源极、电容C2另一端开关管S4漏极分别连接开关管S3源极、二极管D3阴极;

开关管S5源极分别连接二极管D4阳极、开关管S6漏极;

电容C1另一端分别连接二极管D3阳极、二极管D4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。

2.根据权利要求1所述四开关管串联型的背靠背式三电平整流器,其特征在于:该三电平整流器包括二极管D3、D4,开关管S3‑S6组成的四开关管串联式开关管桥臂,开关管S4、S5分别连接到箝位串联电容中点电压的二极管D3、二极管D4。

3.根据权利要求1所述四开关管串联型的背靠背式三电平整流器,其特征在于:该三电平整流器包括储能滤波电感L,二极管D1、D2和开关管S1、S2组成的背靠背式整流桥臂结构。

4.根据权利要求1所述四开关管串联型的背靠背式三电平整流器,其特征在于:该三电平整流器包括电容C1、C2串联组成的并联稳压支路。

5.根据权利要求1所述四开关管串联型的背靠背式三电平整流器,其特征在于:该三电平整流器包括背靠背MOS管组S1、S2组成的第一双向开关,半导体器件S4、S5、二极管D3、D4组成的第二双向开关。

6.根据权利要求1~5所述任意一项四开关管串联型的背靠背式三电平整流器,其特征在于:能够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、S4关断,S5、S6导通;二极管D1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、S3、S5、S6关断,S4导通;二极管D1、D3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、S4、S5、S6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、S5、S6关断,S3、S4导通;二极管D2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、S3、S4、S6关断,S5导通;二极管D2、D4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、S4、S5、S6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

7.根据权利要求6所述任意一项四开关管串联型的背靠背式三电平整流器,其特征在于:通过改变开关管的状态,能够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;

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。