專利名稱：一種五電平整流器的動態均壓電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多電平整流均壓裝置，屬于電力電子技術領域。
技術背景目前市場上多電平整流器以電阻均壓方式的三電平為主，五電平及更多電 平數的整流器并不多見，究其主要原因，在于多電平整流器的均壓問題，尤其 是動態均壓問題在技術上解決比較困難。要保證多電平整流器正常工作，必須 保證各電平箝位點間的電壓均衡。否則，整個系統將不能正常工作，各主功率 器件將承受過高電壓而損壞。 發明內容本實用新型為解決五電平整流器的動態均壓問題，提供一種均壓電路，實 時檢測電平整流器各箝位點電平，及時調整電壓偏差，提高系統的穩定性。本實用新型電路如圖1所示，是由三相橋式整流電路1、三個相同的電壓檢測控制電路2、 3、 4和主開關回路5組成；主開關回路5中有六個箝位二極管 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和四個串聯的濾波電容器Cl、 C2、 C3、 C4;每個 電壓檢測控制電路有正、中、負三個采樣點，分別對兩個相鄰電容器采樣；其 中主開關回路5中各元器件的連接關系是濾波電容器C1的正端聯接正母線 A+，濾波電容器C4的負端聯接負母線A-; 二極管D1、 D2和濾波電容器C1、 C2連接點形成箝位點①；二極管D3、 D4和濾波電容器C2、 C3聯接點形成箝 位點②；二極管D5、 D6和濾波電容器C3、 C4形成箝位點③；電壓檢測控制電路2—4和主開關回路5的連接關系是電壓檢測控制電路2的正端接正母線A+，中端接箝位點①，負端接箝位點②；電壓檢測控制電路 3的正端接箝位點①，中端接箝位點②，負端接箝位點(D;電壓檢測控制電路4 的正端接箝位點②，中端接箝位點③，負端接負母線A-。主開關回路中有三個拓撲電路，三個拓撲電路包括三個電感器L1、 L2、 L3和六個功率開關器件V1、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6;其中功率開關器件VI、 V2串聯，串聯接點接電感器 Ll，電感器L1的另一端接箝位點①，功率開關器件V1的集電極接正母線A+， 功率開關器件V2的發射極接箝位點②；功率開關器件V3、 V4串聯，串聯接點 接電感器L2，電感器L2的另一端接箝位點②，功率開關器件V3的集電極接箝 位點①，功率開關器件V2的發射極接箝位點③；功率開關器件V5、 V6串聯， 串聯接點接電感器L3，電感器L3的另一端接箝位點③，功率開關器件V5的集 電極接箝位點②，功率開關器件V6的發射極接負母線A-。拓撲電路的控制信 號由電壓檢測控制電路給出。上述電路構成了整個五電平整流器的動態均壓電路。本實用新型的工作原理如下在工作過程中，四個電容器中任意相鄰兩個 出現不均壓，對應的電壓檢測控制電路便會檢測到不均壓信號，給出控制信號。 電壓高的電容器對應的主功率開關器件開通，電容器給電抗器充電，電容器電 壓降低，控制信號關斷，對應的功率開關器件關斷，由于電抗器儲能，電流不 能突變，電壓較低的電容器上的主功率開關器件內的續流二極管導通，給該電 容器充電，電容器電壓升高，最終使兩個電容器的電壓趨于一致。本實用新型的優點在于1、 三個電壓檢測控制電路檢測的是每個電容上的電壓而不是正負母線間的 電壓，大大降低了檢測電路的電壓數值，提高了電壓檢測的準確性。2、 每個功率開關器件承受的最高關斷電壓僅為正負母線電壓的一半，降低了功率開關器件的耐壓要求。與傳統的電阻均壓方式相比，電感均壓大大降低 了均壓過程中的能耗，提高了該裝置的整流特性。3、能夠實時檢測各電容器電壓并能及時調整電壓偏差，保證了五電平整流 器的穩定運行。
圖1是五電平整流器的動態均壓電路圖。 圖中①、②、③為主拓撲電路的三個箝位點； 1是五電平三相橋式整流電路，2 4是電壓檢測控制電路，5是主開 關電路；Vl-V6為主功率開關器件，L1 L3為電感器，Cl-C4為電容器； 檢測控制電路上的A+、 A-、 0分別為整流母線正、負、中間點。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型是由三相橋式整流電路1、三個相同的電壓檢測控 制電路2、 3、 4和主開關回路5組成，主開關回路5中有六個箝位二極管D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和四個串聯的濾波電容器Cl、 C2、 C3、 C4，上述電路 構成了整個五電平整流器的動態均壓電路，每個電壓檢測控制電路有正、中、負 三個采樣點，分別對兩個相鄰電容器采樣，主開關回路5中各元器件的連接關 系和電壓檢測控制電路2—4與主開關回路5的連接關系如技術方案所述，在此 不再詳述。下面再結合圖1說明一下本實用新型的工作原理正常工作時要求電容器C1、 C2、 C3、 C4的兩端電壓Ucl、 Uc2、 Uc3、 Uc4 都均衡。1、若C1、 C2兩個電容器電壓出現不均壓時，有兩種狀況 (1)若Uc^Uc2，則對應的電壓檢測控制電路2給出控制信號，功率開關器件V1先導通，電容器C1給電感L1充電，電感L1儲能，Cl電壓下降。VI 關斷期間，由于電感L1電流不能突變，電感L1釋放能量，由功率開關器件V2 內部的二極管續流，給電容器C2充電，電容器C2電壓上升。最后電容器C1、 C2兩端電壓達到均壓。(2)若UcKUc2，則對應的電壓檢測控制電路2給出控制信號，功率開關 器件V2先導通，電容器C2給電感L1充電，電感L1儲能，電容器C2電壓下 降；功率開關器件V2關斷期間，由于電感L1電流不能突變，電感L1釋放能 量，由功率開關器件V1內部的二極管續流，給電容器C1充電，電容器C1電 壓上升，最后電容器C1和C2兩端電壓達到均壓。2、 若電容器C3、 C4電壓不均壓，其均壓過程與電容器C1、 C2的均壓過 程相同。3、 若電容器C2和C3出現電壓不均壓，電壓檢測控制電路3給出控制信號， 功率開關器件V3或V4導通，給電感L2充電，經過功率開關器件V3或V4內 部的二極管進行續流，來平衡上下兩個橋臂的電壓。
權利要求1、一種五電平整流器的動態均壓電路，其特征是，它是由三相橋式整流電路(1)、三個相同的電壓檢測控制電路(2-4)和主開關回路(5)組成；主開關回路(5)中有六個箝位二極管(D1-D6)和四個串聯的濾波電容器(C1-C4)；每個電壓檢測控制電路有正、中、負三個采樣點；其中主開關回路(5)中各元器件的連接關系是第一濾波電容器(C1)的正端聯接正母線(A+)，第四濾波電容器(C4)的負端聯接負母線(A-)；第一二極管(D1)、第二二極管(D2)和第一濾波電容器(C1)、第二濾波電容器(C2)連接點形成箝位點(①)；第三二極管(D3)、第四二極管(D4)和第二濾波電容器(C2)、第三濾波電容器(C3)聯接點形成箝位點(②)；第五二極管(D5)、第六二極管(D6)和第三濾波電容器(C3)、第四濾波電容器(C4)形成箝位點(③)；電壓檢測控制電路(2-4)和主開關回路(5)的連接關系是第一電壓檢測控制電路(2)的正端接正母線(A+)、中端接箝位點(①)、負端接箝位點(②)；第二電壓檢測控制電路(3)的正端接箝位點(①)、中端接箝位點(②)、負端接箝位點(③)；第三電壓檢測控制電路(4)的正端接箝位點(②)、中端接箝位點(③)、負端接負母線(A-)；主開關回路(5)中有三個拓撲電路，三個拓撲電路包括三個電感器(L1-L3)和六個功率開關器件(V1-V6)；其中第一功率開關器件(V1)和第二功率開關器件(V2)串聯，串聯接點接第一電感器(L1)，第一電感器(L1)的另一端接箝位點(①)，第一功率開關器件(V1)的集電極接正母線(A+)，第二功率開關器件(V2)的發射極接箝位點(②)；第三功率開關器件(V3)和第四功率開關器件(V4)串聯，串聯接點接第二電感器(L2)，第二電感器(L2)的另一端接箝位點(②)，第三功率開關器件(V3)的集電極接箝位點(①)，第二功率開關器件(V2)的發射極接箝位點(③)；第五功率開關器件V5和第六功率開關器件(V6)串聯，串聯接點接第三電感器(L3)，第三電感器(L3)的另一端接箝位點(③)，第五功率開關器件(V5)的集電極接箝位點(②)，第六功率開關器件(V6)的發射極接負母線(A-)。
專利摘要本實用新型公開了一種五電平整流器的動態均壓電路，它是由三相橋式整流電路、三個相同的電壓檢測控制電路和主開關回路組成；主開關回路中有六個箝位二極管和四個串聯的濾波電容器；每個電壓檢測控制電路有正、中、負三個采樣點，分別對兩個相鄰電容器采樣。上述電路構成了整個五電平整流器的動態均壓電路。本實用新型的檢測控制電路檢測的是每個電容上的電壓而不是正負母線間的電壓，大大降低了檢測電路的電壓數值，提高了電壓檢測的準確性。每個功率開關器件承受的最高關斷電壓僅為正負母線電壓的一半，降低了功率開關器件的耐壓要求。與傳統的電阻均壓方式相比，電感均壓大大降低了均壓過程中的能耗，提高了該裝置的整流特性。
文檔編號H02M7/219GK201118461SQ200720028588
公開日2008年9月17日 申請日期2007年10月10日 優先權日2007年10月10日
發明者何洪臣, 李瑞來, 杜秀虹, 強 趙, 郝延磊 申請人:山東新風光電子科技發展有限公司