[发明专利]一种三电平升压直流变换器及其调制方法

摘要

本发明公开了一种三电平升压直流变换器及其调制方法，涉及电力电子功率变换技术领域，通过箝位二极管，将直流变换器输出侧的串联电容电压对功率开关进行箝位，使得功率开关降低了一半的电压应力；在直流变换器输出PWM脉冲电压方面，脉冲电压的幅值为单个电容电压值，大大降低了dv/dt，降低了电磁干扰的问题；由于输出的PWM窄脉冲电压为左右半桥输出的三电平电压之差，直流升压比由左右半桥各自调制波的调制度之差决定，因此，可以根据直流升压比优化调制度，使得功率开关工作在非极端占空比状态；提出了适合拓扑的双模态第一调制规则I和第二调制规则II；避免了功率开关的开关频率与额定电压应力之间的矛盾。

主权项

一种三电平升压直流变换器，其特征在于，所述三电平升压直流变换器包括：第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第一可控功率开关S1、第二可控功率开关S2、第三可控功率开关S3、第四可控功率开关S4、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4、第一箝位二极管Dc1、第二箝位二极管Dc2、第三箝位二极管Dc3、第四箝位二极管Dc4、储能电感Lf和负载Load；所述三电平升压直流变换器为X型对称H桥，输入端的直流电压Uin的正极性端和所述储能电感Lf的一端相连；所述储能电感Lf的另一端和H桥左半桥的中点a相连；所述第二功率二极管D2的阳极和所述H桥左半桥的中点a相连；所述第二功率二极管D2的阴极分别与所述第一功率二极管D1的阳极和所述第一箝位二极管Dc1的阴极相连；所述第一功率二极管D1的阴极分别与所述第三可控功率开关S3的集电极、所述第一滤波电容Cf1的一端以及所述负载Load的一端相连；所述第一可控功率开关S1的集电极和所述H桥左半桥的中点a相连；所述第一可控功率开关S1的发射极分别与所述第二可控功率开关S2的集电极和所述第二箝位二极管Dc2的阳极相连；所述第二可控功率开关S2的发射极分别和所述第四功率二极管D4的阳极、所述第二滤波电容Cf2的另一端以及所述负载Load的另一端相连；所述第二箝位二极管Dc2的阴极分别与所述第一箝位二极管Dc1的阳极、所述第三箝位二极管Dc3的阳极、所述第四箝位二极管Dc4的阴极、所述第一滤波电容Cf1的另一端以及所述第二滤波电容Cf2的一端相连；所述第三可控功率开关S3的发射极分别与所述第四可控功率开关S4的集电极和所述第三箝位二极管Dc3的阴极相连；所述第四可控功率开关S4的发射极与H桥右半桥的中点b相连；所述H桥右半桥的中点b分别与输入端的直流电压Uin的负极性端和所述第三功率二极管D3的阴极相连；所述第四功率二极管D4的阴极分别与所述第三功率二极管D3的阳极、所述第四箝位二极管Dc4的阳极相连；所述H桥左半桥的中点a和所述H桥右半桥的中点b之间的电压Uab为直流变换器输出电压；所述负载Load两端的电压Uo为所述第一滤波电容Cf1和所述第二滤波电容Cf2的输出电压；所述输入端的直流电压Uin为随光照而波动较低的光伏阵列的输出电压；所述直流变换器输出电压Uo为高直流母线电压。