专利名称：一种五电平整流器的动态均压电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多电平整流均压装置，属于电力电子技术领域。
技术背景目前市场上多电平整流器以电阻均压方式的三电平为主，五电平及更多电 平数的整流器并不多见，究其主要原因，在于多电平整流器的均压问题，尤其 是动态均压问题在技术上解决比较困难。要保证多电平整流器正常工作，必须 保证各电平箝位点间的电压均衡。否则，整个系统将不能正常工作，各主功率 器件将承受过高电压而损坏。 发明内容本实用新型为解决五电平整流器的动态均压问题，提供一种均压电路，实 时检测电平整流器各箝位点电平，及时调整电压偏差，提高系统的稳定性。本实用新型电路如图1所示，是由三相桥式整流电路1、三个相同的电压检测控制电路2、 3、 4和主开关回路5组成；主开关回路5中有六个箝位二极管 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和四个串联的滤波电容器Cl、 C2、 C3、 C4;每个 电压检测控制电路有正、中、负三个采样点，分别对两个相邻电容器采样；其 中主开关回路5中各元器件的连接关系是滤波电容器C1的正端联接正母线 A+，滤波电容器C4的负端联接负母线A-; 二极管D1、 D2和滤波电容器C1、 C2连接点形成箝位点①；二极管D3、 D4和滤波电容器C2、 C3联接点形成箝 位点②；二极管D5、 D6和滤波电容器C3、 C4形成箝位点③；电压检测控制电路2—4和主开关回路5的连接关系是电压检测控制电路2的正端接正母线A+，中端接箝位点①，负端接箝位点②；电压检测控制电路 3的正端接箝位点①，中端接箝位点②，负端接箝位点(D;电压检测控制电路4 的正端接箝位点②，中端接箝位点③，负端接负母线A-。主开关回路中有三个拓扑电路，三个拓扑电路包括三个电感器L1、 L2、 L3和六个功率开关器件V1、 V2、 V3、 V4、 V5、 V6;其中功率开关器件VI、 V2串联，串联接点接电感器 Ll，电感器L1的另一端接箝位点①，功率开关器件V1的集电极接正母线A+， 功率开关器件V2的发射极接箝位点②；功率开关器件V3、 V4串联，串联接点 接电感器L2，电感器L2的另一端接箝位点②，功率开关器件V3的集电极接箝 位点①，功率开关器件V2的发射极接箝位点③；功率开关器件V5、 V6串联， 串联接点接电感器L3，电感器L3的另一端接箝位点③，功率开关器件V5的集 电极接箝位点②，功率开关器件V6的发射极接负母线A-。拓扑电路的控制信 号由电压检测控制电路给出。上述电路构成了整个五电平整流器的动态均压电路。本实用新型的工作原理如下在工作过程中，四个电容器中任意相邻两个 出现不均压，对应的电压检测控制电路便会检测到不均压信号，给出控制信号。 电压高的电容器对应的主功率开关器件开通，电容器给电抗器充电，电容器电 压降低，控制信号关断，对应的功率开关器件关断，由于电抗器储能，电流不 能突变，电压较低的电容器上的主功率开关器件内的续流二极管导通，给该电 容器充电，电容器电压升高，最终使两个电容器的电压趋于一致。本实用新型的优点在于1、 三个电压检测控制电路检测的是每个电容上的电压而不是正负母线间的 电压，大大降低了检测电路的电压数值，提高了电压检测的准确性。2、 每个功率开关器件承受的最高关断电压仅为正负母线电压的一半，降低了功率开关器件的耐压要求。与传统的电阻均压方式相比，电感均压大大降低 了均压过程中的能耗，提高了该装置的整流特性。3、能够实时检测各电容器电压并能及时调整电压偏差，保证了五电平整流 器的稳定运行。
图1是五电平整流器的动态均压电路图。 图中①、②、③为主拓扑电路的三个箝位点； 1是五电平三相桥式整流电路，2 4是电压检测控制电路，5是主开 关电路；Vl-V6为主功率开关器件，L1 L3为电感器，Cl-C4为电容器； 检测控制电路上的A+、 A-、 0分别为整流母线正、负、中间点。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型是由三相桥式整流电路1、三个相同的电压检测控 制电路2、 3、 4和主开关回路5组成，主开关回路5中有六个箝位二极管D1、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6和四个串联的滤波电容器Cl、 C2、 C3、 C4，上述电路 构成了整个五电平整流器的动态均压电路，每个电压检测控制电路有正、中、负 三个采样点，分别对两个相邻电容器采样，主开关回路5中各元器件的连接关 系和电压检测控制电路2—4与主开关回路5的连接关系如技术方案所述，在此 不再详述。下面再结合图1说明一下本实用新型的工作原理正常工作时要求电容器C1、 C2、 C3、 C4的两端电压Ucl、 Uc2、 Uc3、 Uc4 都均衡。1、若C1、 C2两个电容器电压出现不均压时，有两种状况 (1)若Uc^Uc2，则对应的电压检测控制电路2给出控制信号，功率开关器件V1先导通，电容器C1给电感L1充电，电感L1储能，Cl电压下降。VI 关断期间，由于电感L1电流不能突变，电感L1释放能量，由功率开关器件V2 内部的二极管续流，给电容器C2充电，电容器C2电压上升。最后电容器C1、 C2两端电压达到均压。(2)若UcKUc2，则对应的电压检测控制电路2给出控制信号，功率开关 器件V2先导通，电容器C2给电感L1充电，电感L1储能，电容器C2电压下 降；功率开关器件V2关断期间，由于电感L1电流不能突变，电感L1释放能 量，由功率开关器件V1内部的二极管续流，给电容器C1充电，电容器C1电 压上升，最后电容器C1和C2两端电压达到均压。2、 若电容器C3、 C4电压不均压，其均压过程与电容器C1、 C2的均压过 程相同。3、 若电容器C2和C3出现电压不均压，电压检测控制电路3给出控制信号， 功率开关器件V3或V4导通，给电感L2充电，经过功率开关器件V3或V4内 部的二极管进行续流，来平衡上下两个桥臂的电压。
权利要求1、一种五电平整流器的动态均压电路，其特征是，它是由三相桥式整流电路(1)、三个相同的电压检测控制电路(2-4)和主开关回路(5)组成；主开关回路(5)中有六个箝位二极管(D1-D6)和四个串联的滤波电容器(C1-C4)；每个电压检测控制电路有正、中、负三个采样点；其中主开关回路(5)中各元器件的连接关系是第一滤波电容器(C1)的正端联接正母线(A+)，第四滤波电容器(C4)的负端联接负母线(A-)；第一二极管(D1)、第二二极管(D2)和第一滤波电容器(C1)、第二滤波电容器(C2)连接点形成箝位点(①)；第三二极管(D3)、第四二极管(D4)和第二滤波电容器(C2)、第三滤波电容器(C3)联接点形成箝位点(②)；第五二极管(D5)、第六二极管(D6)和第三滤波电容器(C3)、第四滤波电容器(C4)形成箝位点(③)；电压检测控制电路(2-4)和主开关回路(5)的连接关系是第一电压检测控制电路(2)的正端接正母线(A+)、中端接箝位点(①)、负端接箝位点(②)；第二电压检测控制电路(3)的正端接箝位点(①)、中端接箝位点(②)、负端接箝位点(③)；第三电压检测控制电路(4)的正端接箝位点(②)、中端接箝位点(③)、负端接负母线(A-)；主开关回路(5)中有三个拓扑电路，三个拓扑电路包括三个电感器(L1-L3)和六个功率开关器件(V1-V6)；其中第一功率开关器件(V1)和第二功率开关器件(V2)串联，串联接点接第一电感器(L1)，第一电感器(L1)的另一端接箝位点(①)，第一功率开关器件(V1)的集电极接正母线(A+)，第二功率开关器件(V2)的发射极接箝位点(②)；第三功率开关器件(V3)和第四功率开关器件(V4)串联，串联接点接第二电感器(L2)，第二电感器(L2)的另一端接箝位点(②)，第三功率开关器件(V3)的集电极接箝位点(①)，第二功率开关器件(V2)的发射极接箝位点(③)；第五功率开关器件V5和第六功率开关器件(V6)串联，串联接点接第三电感器(L3)，第三电感器(L3)的另一端接箝位点(③)，第五功率开关器件(V5)的集电极接箝位点(②)，第六功率开关器件(V6)的发射极接负母线(A-)。
专利摘要本实用新型公开了一种五电平整流器的动态均压电路，它是由三相桥式整流电路、三个相同的电压检测控制电路和主开关回路组成；主开关回路中有六个箝位二极管和四个串联的滤波电容器；每个电压检测控制电路有正、中、负三个采样点，分别对两个相邻电容器采样。上述电路构成了整个五电平整流器的动态均压电路。本实用新型的检测控制电路检测的是每个电容上的电压而不是正负母线间的电压，大大降低了检测电路的电压数值，提高了电压检测的准确性。每个功率开关器件承受的最高关断电压仅为正负母线电压的一半，降低了功率开关器件的耐压要求。与传统的电阻均压方式相比，电感均压大大降低了均压过程中的能耗，提高了该装置的整流特性。
文档编号H02M7/219GK201118461SQ200720028588
公开日2008年9月17日 申请日期2007年10月10日 优先权日2007年10月10日
发明者何洪臣, 李瑞来, 杜秀虹, 强 赵, 郝延磊 申请人:山东新风光电子科技发展有限公司