[发明专利]Zeta式三电平交－交变换器

摘要

本发明公开了一种Zeta式三电平交－交变换器。该变换器将直流Zeta拓扑单向开关管替换为双向开关管，另外增加一个电源电平模态支路及对其起隔离作用的双向开关管，又结合非互补式控制策略在输出滤波器前增加了零电平模态双向开关管，电源端和输出端分别加上输入、输出滤波器就构成了可将不稳定的高压、劣质交流电变换成稳定或可调的同频、优质正弦交流电的电路拓扑结构。本发明功率变换级数少，能实现双向功率流，输出滤波器前端电压频谱特性好，提高变换效率和功率密度，调压范围宽，可实现升降压调节，并可以减小输出滤波器的体积和重量、提高输出波形质量，有效地防止了功率开关管的共态导通和共态关断，大大提高了变换器的可靠性。

主权项

1.一种Zeta式三电平交-交变换器，其特征在于：该变换器由依次连接的输入滤波器、多电平变换器和输出滤波器构成，该变换器交替输出两个非零电平，该两个非零电平之间输出零电平来调节其输出时间的宽度，所输出的三个电平经输出滤波器滤波后得到稳定或可调的同频、优质正弦交流电压uo，即输入高压交流电源ui的一端与输入滤波电感L4相连，该输入滤波电感L4的另一端分别与输入滤波电容C4和多电平变换器的两个电平模态支路首端相连接，所述的输入滤波电感L4和输入滤波电容C4 构成输入滤波器，该输入滤波器对输入高压交流电源ui进行滤波；所述的多电平变换器的两个电平模态支路由电源电压支路和电源电压串联平衡电容电压支路组成，所述的电源电压支路由第五功率开关管S5串联第六功率开关管S6组成，所述的电源电压串联电容电压支路由第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、平衡电容C1、第三功率开关管S3和第四功率开关管S4依次串联组成，能量转换电感L1的一端接于第二功率开关管S2与平衡电容C1的连接点，另一端接地，该能量转换电感L1和平衡电容C1之间的能量通过由第七功率开关管S7和第八功率开关管S8串联组成的双向功率开关管支路交换，该双向功率开关管支路首端接地，末端接于平衡电容C1和第三功率开关管S3 的连接点处；所述的两个电平模态支路末端，即第六功率开关管S6和第四功率开关管S4连接在一起，然后再与组的滤波电感L2的前端相连，连接点与地之间设置实现非互补控制策略的由第九功率开关管S9和第十功率开关管S10串联组成的双向功率开关管支路，该第九功率开关管S9的一端与输出滤波电感L2的前端相连；该输出滤波电感L2的后端与输出滤波电容C2的一端和输出交流负载ZL的一端相连，输出滤波电容C2 的另一端和输出交流负载ZL的另一端都接地，所述的输出滤波电感L2和输出滤波电容C2构成输出滤波器，该输出滤波器滤除多电平变换器的输出电压中的高次谐波，从而在输出交流负载侧得到高质量的正弦交流电压uo。