[发明专利]一种半桥三电平变换器及其软启动方法

权利要求书

1.一种半桥三电平变换器，包括钳位二极管D1和D2，功率开关管S1、S2、S3和S4，电容C1和C2，飞跨电容C3，变压器T1，滤波电感L1，其特征在于，所述的飞跨电容C3一端接在功率开关管S1和S2的中间、另一端接在功率开关管S3和S4的中间，位于电容C1和C2的输入端与三相整流桥之间设置软启动电阻R1，软启动电阻R1上并联有软启动继电器K1，所述的半桥三电平变换器与控制系统连接，所述的控制系统发出PWM驱动信号；

当继电器K1处于断开状态，整流桥通过软启动电阻R1，给电容C1和C2进行软启充电，软启动过程结束后再闭合继电器K1；

所述的控制系统输出PWM零占空比，分别为互补的4路PWM驱动信号，将信号分别标注为PWM1-PWM4，分别驱动所述的功率开关管S1、S2、S3和S4，PWM1和PWM4高低电平互补，PWM1和EPWM3相同，PWM2和EPWM4相同；

所述的控制系统输出的PWM零占空比，当功率开关管S1和S3开通，功率开关管S2和S4关断的时候，电容C1上的电压通过功率开关管S1和钳位二极管D2，给飞跨电容C3充电；

所述的控制系统输出的PWM零占空比，当功率开关管S2和S4开通，功率开关管S1和S3关断的时候，电容C2上的电压通过功率开关管S4和钳位二极管D1，给飞跨电容C3充电。

2.根据权利要求1所述的一种半桥三电平变换器，其特征在于，电网三相交流电380V经过三相整流桥输出537V的直流电，通过软启动电阻R1给半桥三电平输入端电容C1和C2进行充电。

3.根据权利要求2所述的一种半桥三电平变换器，其特征在于，控制系统以PWM零占空比控制半桥三电平变换器工作，工作状态分别为1010和0101状态，两个工作状态以20KHz的工作开关频率来回切换；

1010状态下，PWM1控制的功率开关管S1开通，PWM2控制的功率开关管S2断开，PWM3控制的功率开关管S3开通，PWM4控制的功率开关管S4断开；该状态下，电容C1上的电压通过功率开关管S1和钳位二极管D2，给飞跨电容C3充电；

0101状态下，PWM1控制的功率开关管S1开通，PWM2控制的功率开关管S2断开，PWM3控制的功率开关管S3开通，PWM4控制的功率开关管S4断开；该状态下，电容C1上的电压通过功率开关管S1和钳位二极管D2，给飞跨电容C3充电。

4.一种如权利要求1～3任一一种半桥三电平变换器的软启动方法，其特征在于，

1)三相电网交流输入，经过三相整流桥输出直流，通过软启电阻R1给半桥三电平变换器输入端的电容C1和C2进行充电，总电压从0V升到540V；

2)电压上升的同时控制系统输出零占空比PWM驱动信号，驱动半桥三电平变换器的功率开关管S1、S2、S3和S4工作；

3)通过功率开关管S1、S2、S3和S4和钳位二极管D1和D2，半桥三电平变换器的飞跨电容C3电压软启。

5.一种如权利要求4所述的一种半桥三电平变换器的软启动方法，其特征在于，所述的三相整流桥输出直流电经过电阻R1软启，给半桥三电平变换器的电容C1和C2充电，电压从0V开始，升到540V；所述的C1和C2的电压逐渐升高，同时控制系统输出PWM零占空比，驱动半桥三电平变换器的功率开关管S1、S2、S3和S4。

6.一种如权利要求5所述的一种半桥三电平变换器的软启动方法，其特征在于，所述的控制系统一直输出PWM零占空比，直到电容C1和C2的电压趋于稳定。