[发明专利]一种三电平直直变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变换器，尤其是一种三电平直直变换器。

背景技术

近年来，燃料电池和光伏电池等可再生能源由于具有清洁、安全、无污染和可再生等优点，在分布式发电系统和电动汽车中得到广泛应用。在分布式发电系统中，光伏电池的输出通常都是变化范围宽的直流电，而并网逆变器的输入需要恒定的直流电，因此，需要直直变换器把宽变化范围的直流电转换为适合并网的恒定的直流电。在电动汽车领域中，往往需要将燃料电池或蓄电池提供宽范围变化的直流电转换为较高电压的直流电，如380V。在宽输入电压范围的场合，传统电压源变换器存在输入电流脉动大和输出整流二极管电压应力高的问题，而传统电流源变换器存在输出电流脉动大和开关管电压应力高的问题。

公开文献(CN 101388609B)公开的一种低压宽输入推挽正激三电平变换器，解决了上述问题，可工作在三电平和两电平2种工作模式，具有低的整流二极管电压应力，小的输入和输出电流脉动。但存在1个箝位电容，在低压场合需要经过大电流，须多个电容并联进行分流，造成变换器成本较高，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中变换器的缺点，提出一种整流二极管电压应力低和适合宽输入电压的三电平直直变换器。

本发明的三电平直直变换器，包括输入电源U_in、输入分压电容电路、第一三电平支路、第二三电平支路、隔离变压器、全桥整流电路及滤波电路，其中输入分压电容电路包括第一分压电容C₁和第二分压电容C₂，第一三电平支路包括第一开关管S₁、第二开关管S₂和第五开关管S₅，第二三电平支路包括第三开关管S₃、第四开关管S₄和第六开关管S₆，隔离变压器包括第一原边绕组N_P1、第二原边绕组N_P2和副边绕组N_S，全桥整流电路包括第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃和第四二极管D₄，滤波电路包括滤波电感L_f和滤波电容C_f。具体拓扑结构为：具体拓扑结构为：输入电源U_in的正极分别连接第一分压电容C₁的正端、第一开关管S₁的一端和隔离变压器第二原边绕组N_P1的异名端，输入电源U_in的负极分别连接第二分压电容C₂的负端、隔离变压器第一原边绕组N_P1的异名端和第四开关管S₄的一端，第二分压电容C₂的正端分别连接第一分压电容C₁的负端、第五开关管S₅的一端和第六开关管S₆的一端，第五开关管S₅的另一端分别连接第一开关管S₁的另一端和第二开关管S₂的一端，第六开关管S₆的另一端分别连接第三开关管S₃的一端和第四开关管S₄的另一端，第二开关管S₂的另一端连接隔离变压器第一原边绕组N_P1的同名端，第三开关管S₃的另一端连接隔离变压器第二原边绕组N_P2的同名端；隔离变压器副边绕组N_S的异名端连接第三二极管D₃的阳极和第四二极管D₄的阴极，隔离变压器副边绕组N_S的同名端连接第一二极管D₁的阳极和第二二极管D₃的阴极，第一二极管D₁的阴极连接第三二极管D₃的阴极构成全桥整流电路的正端，第二二极管D₂的阳极连接第四二极管D₄的阳极构成全桥整流电路的负端；滤波电感L_f的一端连接全桥整流电路的正端，滤波电感L_f的另一端连接滤波电容C_f的正端，滤波电容C_f的负端连接全桥整流电路的负端。

第五开关管和第六开关管具有反并联二极管；第一～第六开关管为IGBT或MOSFET。