一种空间用三电平直流斩波电路拓扑的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空间用三电平直流斩波电路拓扑及其控制方法，具体涉及一种空间用三电平直流斩波电路拓扑。
【背景技术】
[0002]随着世界能源供需矛盾和环境保护问题日益突出，国际上开展了广泛的空间太阳能电站技术的研究，目前已经提出了几十种概念方案，并且在无线能量传输等关键技术方面开展了重点研究。近年来，太阳能电池发电效率、微波转化效率以及相关的空间技术取得了很大进步，为未来空间太阳能电站的发展奠定了良好的基础。
[0003]随着太阳能电站在未来的进一步发展，其功率等级势必需要进一步提高，目前中国空间技术研究院已经提出在2030年建立功率20MW的空间电站。而空间电站的发射成本一直处于较高的水平，减小空间电站的质量可以很大的程度的减少发射成本。能量转化装置和传输线缆质量占据空间电站总质量很大一部分，减少其质量对减少空间电站成本起着关键作用。
[0004]直直变换器是空间电站能量转化装置的重要组成部分，随着功率等级的提升，其必然沿着中压方向发展，以降低线路传输质量并提升发电效率，然而较高的母线电压使得电子开关、储能装置的成本大幅度增长。引入三电平技术，通过开关器件的串联和对储能电容的有效均压，降低电子开关应力，有利于进一步提升直直变换器输出电压等级，实现空间电站的高效电能转换。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种空间电站用的三电平直流斩波电路拓扑。本发明具有低电子开关应力，高电压转换比例，控制方式简单，功率密度高，开关电流小等特点。
[0006]本发明三电平直流斩波电路拓扑有以下六种结构:
[0007]1、方案一:所述的三电平直流斩波电路拓扑由第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一储能电感、第二储能电感、第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关和第一二极管组成；第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关是可控开通和关断的快速半导体器件；第一电容的第一引出端子、第一电子开关的第一引出端子和第一二极管的第一引出端子在第一连接点连接，第一二极管的第二引出端子、第二储能电感的第一引出端子、第二电容的第一引出端子在第二连接点连接，第二储能电感的第二引出端子、第四电容的第一引出端子在第三连接点连接，第一电子开关的第二引出端子、第二电子开关的第一引出端子、第三电子开关的第一引出端子在第四连接点连接，第二电子开关的第二引出端子、第二电容的第二引出端子、第三电容的第一引出端子在第五连接点连接，第三电子开关的第二引出端子、第四电子开关的第一引出端子、第一储能电感的第一引出端子在第六连接点连接，第四电子开关的第二引出端子、第三电容的第二引出端子在第七连接点连接，第一电容(的第二引出端子、第一储能电感的第二引出端子、第四电容的第二引出端子在第八连接点连接。
[0008]2、一种空间用三电平直流斩波电路拓扑，其特征在于:所述的三电平直流斩波电路拓扑由第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一储能电感、第二储能电感、第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关、第一二极管和第二二极管组成；第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关是可控开通和关断的快速半导体器件；第一电容的第一引出端子、第一电子开关的第一引出端子和第一二极管的第一引出端子在第一连接点连接，第一二极管的第二引出端子、第二储能电感的第一引出端子、第二电容的第一引出端子在第二连接点连接，第二储能电感的第二引出端子、第四电容的第一引出端子在第三连接点连接，第一电子开关的第二引出端子、第二电子开关的第一引出端子、第三电子开关的第一引出端子在第四连接点连接，第二电子开关的第二引出端子、第二电容的第二引出端子、第三电容的第一引出端子在第五连接点连接，第三电子开关的第二引出端子、第四电子开关的第一引出端子、第二二极管的第二引出端子、第一储能电感的第一引出端子在第六连接点连接，第四电子开关的第二引出端子、第二二极管的第二引出端子、第三电容的第二引出端子在第七连接点连接，第一电容的第二引出端子、第一储能电感的第二引出端子、第四电容的第二引出端子在第八连接点连接。
[0009]3、一种空间用三电平直流斩波电路拓扑，其特征在于:所述的三电平直流斩波电路拓扑由第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一储能电感、第二储能电感、第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关和第一二极管和第二二极管组成；第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关是可控开通和关断的快速半导体器件；第一电容的第一引出端子、第一电子开关的第一引出端子和第一二极管的第一引出端子在第一连接点连接，第一二极管的第二引出端子、第二储能电感的第一引出端子、第二电容的第一引出端子在第二连接点连接，第二储能电感的第二引出端子、第四电容的第一引出端子在第三连接点连接，第一电子开关的第二引出端子、第二电子开关的第一引出端子、第三电子开关的第一引出端子、第二二极管的第一引出端子在第四连接点连接，第二电子开关的第二引出端子、第二二极管的第二引出端子、第二电容的第二引出端子、第三电容的第一引出端子在第五连接点连接，第三电子开关的第二引出端子、第四电子开关的第一引出端子、第一储能电感的第一引出端子在第六连接点连接，第四电子开关的第二引出端子、第三电容的第二引出端子在第七连接点连接，第一电容的第二引出端子、第一储能电感的第二引出端子、第四电容的第二引出端子在第八连接点连接。
[0010]4、一种空间用三电平直流斩波电路拓扑，其特征在于:所述的三电平直流斩波电路拓扑由第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一储能电感、第二储能电感、第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关和第一二极管、第二二极管和第三二极管组成；第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关是可控开通和关断的快速半导体器件；第一电容的第一引出端子、第一电子开关的第一引出端子和第一二极管的第一引出端子在第一连接点连接，第一二极管的第二引出端子、第二储能电感的第一引出端子、第二电容的第一引出端子在第二连接点连接，第二储能电感的第二引出端子、第四电容的第一引出端子在第三连接点连接，第一电子开关的第二引出端子、第二电子开关的第一引出端子、第三电子开关的第一引出端子、第二二极管的第一引出端子在第四连接点连接，第二电子开关的第二引出端子、第二二极管的第二引出端子、第二电容的第二引出端子、第三电容的第一引出端子在第五连接点连接，第三电子开关的第二引出端子、第四电子开关的第一引出端子、第三二极管的第一引出端子、第一储能电感的第一引出端子在第六连接点连接，第四电子开关的第二引出端子、第三极管的第二出端子、第三电容的第二引出端子在第七连接点连接，第一电容的第二引出端子、第一储能电感的第二引出端子、第四电容的第二引出端子在第八连接点连接。
[0011]5、一种空间用三电平直流斩波电路拓扑，其特征在于:所述的三电平直流斩波电路拓扑由第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一储能电感、第二储能电感、第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关和第一二极管组成；第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关是可控开通和关断的快速半导体器件；第一电容的第一引出端子、第一储能电感的第一引出端子在第一连接点连接，第一二极管的第一引出端子、第一储能电感的第二引出端子、第一电子开关的第一引出端子在第二连接点连接，第一二极管的第二引出端子、第二电容的第一引出端子、第四电容的第一引出端子在第三连接点连接，第一电子开关的第二引出端子、第二电子开关的第一引出端子、第三电子开关的第一引出端子在第四连接点连接，第二电子开关的第二引出端子、第二电容的第二引出端子、第三电容的第一引出端子在第五连接点连接，第三电子开关的第二引出端子、第四电子开关的第一引出端子、第二储能电感的第一引出端子在第六连接点连接，第四电子开关的第二引出端子、第三电容的第二引出端子在第七连接点连接，第一电容的第二引出端子、第二储能电感的第二引出端子、第四电容的第二引出端子在第八连接点连接。
[0012]6、空间用三电平直流斩波电路可以继续拓展为多电平拓扑，其特征在于:所述的多电平直流斩波电路拓扑由第一电容、第二电容、第三电容、第η电容、第n+1电容、第一储能电感、第二储能电感、第一电子开关(、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关、第η电子开关、第n+1电子开关和第一二极管组成；第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关、第η电子开关和第n+1电子开关是可控开通和关断的快速半导体器件；第一电容的第一引出端子、第一电子开关的第一引出端子和第一二极管的第一引出端子在第一连接点连接，第一二极管的第二引出端子、第二储能电感的第一引出端子、第二电容的第一引出端子在第二连接点连接，第二储能电感的第二引出端子、第四电容的第一引出端子在第三连接点连接，第一电子开关的第二引出端子、第二电子开关的第一引出端子、第三电子开关的第一引出端子在第四连