1.基于并联式多二极管串联双向开关的三电平整流器,其特征在于该整流器包括:
功率开关管S1~S4,二极管D1~D8,电感L,分压电容C1、C2:
交流电源AC一端连接电感L一端;
电感L另一端分别连接二极管D2阳极、二极管D3阴极,其连接点构成节点a;
二极管D2阴极分别连接二极管D1阳极、功率开关管S1漏极;
二极管D3阳极分别连接二极管D4阴极、功率开关管S2源极;
功率开关管S1源极分别连接功率开关管S2漏极、二极管D6阳极、二极管D7阴极、交流电源AC另一端,其连接点构成节点b;
二极管D6阴极分别连接二极管D5阳极、功率开关管S3漏极;
二极管D7阳极分别连接二极管D8阴极、功率开关管S4源极;
二极管D1阴极分别连接二极管D5阴极、分压电容C1一端,其连接点构成节点p;
二极管D4阳极分别连接二极管D8阳极、分压电容C2另一端,其连接点构成节点m;
功率开关管S3源极分别连接功率开关管S4漏极、分压电容C1另一端、分压电容C2一端,其连接点构成节点n;
负载RL两端分别连接节点p、节点m;
该整流器中,二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4构成第一条多二极管桥臂;
二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8构成第二条多二极管桥臂;
该整流器中,功率开关管S1~S4均为绝缘栅型双极晶体管IGBT、或者集成门极换流晶闸管IGCT、或者电力场效应晶体管MOSFET。
2.根据权利要求1所述基于并联式多二极管串联双向开关的三电平整流器,其特征在于:该整流器中,功率开关管S1、S2;功率开关管S3、S4分别组成两组串联功率开关管,每一组串联功率开关管以箍位的方式与一条多二极管桥臂相连。
3.如权利要求1~2任意一项三电平整流器,其特征在于:整个工频工作周期分为六种工作模态:工作模态一:工作在交流电源AC的正半周期,二极管D1、二极管D2、二极管D7、二极管D8导通,功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4断开;电流从交流电源AC出发,经过电感L、二极管D2、二极管D1、分压电容C1、分压电容C2、二极管D8、二极管D7,最后回到交流电源AC;在这种工作模态下,a点和b点之间电压uab等于直流侧电压udc,分压电容C1、分压电容C2充电,交流电源AC和电感L一起给负载RL供电,电感L电流线性下降;
工作模态二:工作在交流电源AC的正半周期,二极管D1、二极管D2、二极管D7导通,功率开关管S4导通,功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3断开;电流从交流电源AC出发,经过电感L、二极管D2、二极管D1、分压电容C1、功率开关管S4、二极管D7,最后回到交流电源AC;在这种工作模态下,a点和b点之间电压uab等于直流侧电压udc的一半,分压电容C1充电,分压电容C2放电,如果交流电源电压us高于udc/2时,在此状态下,电感L电流线性上升,如果交流电源电压us小于udc/2时,在此状态下,电感L电流线性下降;
工作模态三:工作在交流电源AC的正半周期,二极管D2导通,功率开关管S1导通,功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4断开;电流从交流电源AC出发,经过电感L、二极管D2、功率开关管S1,最后回到交流电源AC;在这种工作模态下,a点和b点之间电压uab等于零,分压电容C1、分压电容C2共同放电给负载RL充能,交流电源AC给电感L充电;
工作模态四:工作在交流电源AC的负半周期,二极管D3导通,功率开关管S2导通,功率开关管S1、功率开关管S3、功率开关管S4断开,电流从交流电源AC出发,经过功率开关管S2、二极管D3、电感L,最后回到交流电源AC;在这种工作模态下,a点和b点之间电压uab等于零,分压电容C1、分压电容C2共同放电给负载RL充能,交流电源AC给电感L充电;
工作模态五:工作在交流电源AC的负半周期,二极管D3、二极管D4、二极管D6导通,功率开关管S3导通,功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S4断开,电流从交流电源AC出发,经过二极管D6、功率开关管S3、分压电容C2、二极管D4、二极管D3、电感L,最后回到交流电源AC;在这种工作模态下,a点和b点之间电压uab等于负的直流侧电压udc的一半,分压电容C1放电,分压电容C2充电,如果交流电源电压us的绝对值高于udc/2时,在此状态下,电感L电流线性上升;如果交流电源电压us的绝对值小于udc/2时,在此状态下,电感L电流线性下降;
工作模态六:工作在交流电源AC的负半周期,二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6导通,功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4断开,电流从交流电源AC出发,经过二极管D6、二极管D5、分压电容C1、分压电容C2、二极管D4、二极管D3、电感L,最后回到交流电源AC;在这种工作模态下,a点和b点之间电压uab等于负的直流侧电压udc,分压电容C1、分压电容C2充电,交流电源AC和电感L一起给负载RL供电,电感L电流线性下降。