[发明专利]一种H桥和半H桥通用电路模块

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种H桥和半H桥通用电路模块。

技术背景

随着电力电子技术的飞速发展，全控型电力电子器件（如IGBT、IGCT、MOSFET和GTO等）发展使用越来越广泛，模块化级联型电压源换流器目前已经广泛应用于大功率电力电子设备制造技术、电力传动技术、柔性交流输电技术以及高压直流输电技术等领域。目前级联型电压源换流器的级联子模块电路，一般是全控型电力电子器件构成的H桥和半H桥。例如级联型STATCOM（星形或三角形连接）采用H桥模块级联，用于补偿负荷功率因数或向电力系统提供无功；模块化多电平换流器（三相全桥连接）既可以采用半H桥级联模块，又可以采用H桥级联模式，甚至是H桥、半H桥混合级联模式，用于构成新型高压直流输电、柔性交流输电等装置的核心部件，或构成大功率逆变器、变频器。

以上所述的基于H桥、半H桥级联型电力电子设备，输出的电压波形质量高、谐波含量小、电压等级高，用在电力电子和电力系统领域显示出非常优越的性能。因此目前针对H桥、半H桥级联型电力电子设备的研究非常热门，但是对于一个既能使用半H桥级联，又能使用H桥级联的电力电子设备，两种级联方式下的控制策略和运行效果都是不同的，所以进行对比实验非常必要，而常规的H桥和半H桥只能满足一种电路拓扑，要改变电路拓扑需要重新搭建电路。本发明H桥和半H桥通用电路模块能很好解决这个问题，只需要一个控制量就能实现H桥和半H桥的转换，非常方便，对于该类设备的研究具有非常重要的价值和意义。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种H桥和半H桥通用电路模块。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种H桥和半H桥通用电路模块，它包括四个可控功率半导体器件、四个二极管、三个双向可控开关、一个单刀双掷开关和两个电解电容；双向可控开关可以为双向可控硅、电磁继电器等；可控功率半导体器件可以为IGBT、MOSFET、SCR等。

进一步地，所述可控功率半导体器件为IGBT，所述四个二极管D1~D4分别反并联在四个IGBT T1~T4的集电极和发射极之间，第一IGBT T1的发射极和第二IGBT T2的集电极相连，第三IGBT T3的发射极和第四IGBT T4的集电极相连，第一IGBT T1的集电极和第一电解电容C1的正极相连，第二IGBT T2的发射极和第一电解电容C1的负极相连，第三IGBT T3的集电极和第二电解电容C2的正极相连，第四IGBT T4的发射极和第二电解电容C2的负极相连，第一双向可控开关S1的两端分别和第一IGBT T1的集电极和第三IGBT T3的集电极相连，第二双向可控开关S2的两端分别和第二IGBT T2的发射极和第四IGBT T4的发射极相连，第三双向可控开关S3的两端分别和第二IGBT T2的发射极和第四IGBT T4的集电极相连，单刀双掷开关K1第一开关触点Ka和第四IGBT的集电极相连，第二开关触点Kb和第四IGBT T4的发射极相连，第一IGBT T1的发射极作为第一输出端子A，单刀双掷开关K1的刀片作为第二输出端子B。

进一步地，，所述可控功率半导体器件为MOSFET，四个二极管D1~D4分别反并联在四个MOSFET T1~T4的漏极和源极之间，第一MOSFET T1的源极和第二MOSFET T2的漏极相连，第三MOSFET T3的源极和第四MOSFET T4的漏极相连，第一MOSFET T1的漏极和第一电解电容C1的正极相连，第二MOSFET T2的源极和第一电解电容C1的负极相连，第三MOSFET T3的漏极和第二电解电容C2的正极相连，第四MOSFET T4的源极和第二电解电容C2的负极相连，第一双向可控开关S1的两端分别和第一MOSFET T1的漏极和第三MOSFET T3的漏极相连，第二双向可控开关S2的两端分别和第二MOSFET T2的源极和第四MOSFET T4的源极相连，第三双向可控开关S3的两端分别和第二MOSFET T2的源极和第四MOSFET T4的漏极相连，单刀双掷开关K1第一开关触点Ka和第四MOSFET T4的漏极相连，第二开关触点Kb和第四MOSFET T4的源极相连，第一MOSFET T1的源极作为第一输出端子A，单刀双掷开关K1的刀片作为第二输出端子B。