[发明专利]一种三电平半桥软开关变流电路、控制系统及其控制方法

说明书

本公开提出了一种三电平半桥软开关变流电路、控制系统及其控制方法，包括：相并联的第一输入电容组、第二输入电容组及三电平半桥逆变电路；以及第一电感、隔直电容、变压器和输出电路；其中，所述第一电感、隔直电容、变压器原边串联以后，其一端连接三电平半桥逆变电路的桥臂中点，另一端连接第一输入电容组的中点，所述三电平半桥逆变电路的嵌位二极管连接中点与第二输入电容组电路中点相连，所述变压器副边与输出电路相连。能够使各开关管在导通关断时均处于软开关状态。以及实现输入电容中点电位平衡。

技术领域

本公开属于DC-AC-DC变流电路技术领域，尤其涉及一种三电平半桥软开关变流电路及其控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

传统的两电平变流电路，具有拓扑结构简单、易于控制等优点，广泛应用于各种DC-AC-DC变流电路中。但两电平变流电路也存在着开关管耐压值要求高，开关应力大，频率提升困难等问题，在高电压输入场合，受到了较大限制。三电平半桥逆变电路由于开关管承受电压值为两电平逆变电路的一半，开关应力小，更容易实现高频，在高电压输入场合下，应用优势明显。

现有技术中虽然存在变流电路采用软开关的拓扑形式，但各开关管在关断时均为硬关断，只能够实现零电压导通，软开关效果较差，或者采用无源辅助网络实现三电平半桥电路的零电压开关，但辅助网络增加了系统的复杂度和成本，或者采用辅助硬件电路实现输入电容中点电位平衡，但是电路较复杂，降低系统可靠性，或通过检测电容电压修正调制波实现输入电容中点电位平衡，但需要增加电压检测电路，控制算法也较复杂。

因此，如何实现开关管的软开关和输入电容中点电位平衡是本申请所主要解决的技术问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种三电平半桥软开关变流电路，实现开关管的软开关和输入电容中点电位平衡。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种三电平半桥软开关变流电路，包括：

相并联的第一输入电容组、第二输入电容组及三电平半桥逆变电路；

以及第一电感、隔直电容、变压器和输出电路；

其中，所述第一电感、隔直电容、变压器原边串联以后，其一端连接三电平半桥逆变电路的桥臂中点，另一端连接第一输入电容组的中点，所述三电平半桥逆变电路的嵌位二极管连接中点与第二输入电容组电路中点相连，所述变压器副边与输出电路相连。

进一步的技术方案，所述第一输入电容组、第二输入电容组分别包括两个相串联的电容，其中，第一输入电容组电路中点与第二输入电容组电路中点不相连。

进一步的技术方案，所述三电平半桥逆变电路包括开关管桥臂电路和开关管钳位电路，所述开关管桥臂电路包括串联连接的开关管上桥臂电路和开关管下桥臂电路，所述开关管钳位电路一端与开关管上桥臂中点相连，另一端与开关管下桥臂中点相连。

进一步的技术方案，还包括第二电感，所述第二电感一端接开关管桥臂电路中点，另一端接第二输入电容组中点。

优选的，所述的第二电感为单一电感或者采用多个串联或并联的电感。

更进一步的技术方案，所述开关管桥臂电路包括4个带有反并联二极管的开关管，所述开关管依次串联，上面两个开关管组成开关管上桥臂，下面两个开关管组成开关管下桥臂。

更进一步的技术方案，所述开关管钳位电路包括2个钳位二极管，所述钳位二极管串联连接。

进一步的，所述三电平半桥逆变电路的各开关管两端分别并联有电容，需要增加额外电路来保证在轻载和空载状态下，并联的电容不会直接通过开关管放电。