[发明专利]混合三电平双向DC-DC变换器及其中点电压平衡控制方法

权利要求书

1.一种混合三电平双向DC-DC变换器，其特征是，包括：直流电源、分压电容电路、三电平电路、变压器、H桥电路和负载电阻；

所述分压电容电路包括串联的第一电容和第二电容；两端分别连接直流电源的正负两端；第一电容和第二电容的串联中点作为分压电容电路的分压端；

所述三电平电路包括并联的第一个半桥桥臂和第二个半桥桥臂的两端，第一个半桥桥臂和第二个半桥桥臂的两端分别连接直流电源的正负两端；第一个半桥桥臂的输入端和第二个半桥桥臂的输入端分别与分压电容电路的分压端相连；第一个半桥桥臂的中点和第二个半桥桥臂的中心分别连接变压器的第一绕组的两端；

变压器的第二绕组的一端串联第一电感后连接H桥电路的第一输入端，变压器的第二绕组的另一端连接H桥电路的第二输入端；

H桥电路的两桥臂中点连接并联的第三电容和负载电阻。

2.根据权利要求1所述的一种混合三电平双向DC-DC变换器，其特征是，所述三电平电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管；

第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管和第二二极管组成第一个半桥桥臂，第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第三二极管和第四二极管组成第二个半桥桥臂；

第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管依次正向串联，两端分别连接直流电源的正负两端；所述第一二极管和第二二极管正向串联，两端分别与所述第一开关管和第二开关管的串联中点及所述第三开关管和第四开关管的串联中点相连；所述第一二极管和第二二极管的串联中点作为第一个半桥桥臂的输入端，与分压电容电路的分压端相连；

第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管依次正向串联，两端分别连接直流电源的正负两端；所述第三二极管和第四二极管正向串联，两端分别与所述第五开关管和第六开关管的串联中点及所述第七开关管和第八开关管的串联中点相连；所述第三二极管和第四二极管的串联中点，作为第二个半桥桥臂的输入端，与分压电容电路的分压端相连；

所述第二开关管和第三开关管的串联中点，作为第一个半桥桥臂的中点，连接变压器的第一绕组的一端；所述第六开关管和第七开关管的串联中点，作为第二个半桥桥臂的中心，连接变压器的第一绕组的另一端。

3.根据权利要求2所述的一种混合三电平双向DC-DC变换器，其特征是，还包括：

当第一内移相角、第二内移相角和第三内移相角均为零时，中点电压输出两电平的交流电压；

当第一内移相角不为零，第二、第三内移相角为零时，中点电压输出三电平的交流电压；

当第一、第二内移相角不为零，第三移相角为零时，中点电压输出四电平的交流电压；

当第一内移相角、第二内移相角和第三内移相角均不为零时，中点电压输出五电平的交流电压；

所述第一内移相角为第一开关管和第三开关管驱动信号间的移相角，第二内移相角为第一开关管和第七开关管驱动信号间的移相角，第三内移相角为第二开关管和第八开关管间的移相角。

4.根据权利要求1所述的一种混合三电平双向DC-DC变换器，其特征是，所述H桥电路包括：第九开关管、第十开关管、第十一开关管和第十二开关管；

第九开关管和第十开关管正向串联，第九开关管和第十开关管的串联中点，作为H桥电路的第一输入端，串联第一电感后连接变压器的第二绕组的一端；

第十一开关管和第十二开关管正向串联，第十一开关管和第十二开关管的串联中点，作为H桥电路的第二输入端，连接变压器的第二绕组的另一端；

第九开关管和第十一开关管及第十开关管和第十二开关管的连接中点作为H桥电路的两桥臂中点，连接并联的第三电容和负载电阻。

5.根据权利要求4所述的一种混合三电平双向DC-DC变换器，其特征是，还包括：

当第四内移相角为零时，中点电压输出两电平的交流电压；

当第四内移相角不为零时，中点电压输出三电平的交流电压；

所述第四内移相角为第九开关管和第十二开关管驱动信号间的移相角。