的器件开关损耗不同。
[0056] 切换方式，输出状态-2切换到状态_1_1时，首先关断第十二开关单元T22， 经过一个死区时间之后开通第十三开关单元T23,若输出电流方向为从点a流向点n，此时开 关管第十二开关单元T22和第十三二极管D23产生开关损耗，若电流方向相反，则第十二二 极管D22和第十三开关单元T23产生开关损耗。
[0057] 切换方式-2m-1_2,输出状态-2切换到状态_1_2时，首先关断第十六开关单元T26， 然后关断第十一开关单元T21，经过一个死区时间之后开通第十五开关单元T25,若输出电 流方向为从点a流向点n，此时开关管第十一开关单元T21和二极管第十五二极管D25产生开 关损耗，若电流方向相反，则第十一二极管D21和第十五开关单元T25产生开关损耗。
[0058] 切换方式-2〃-1_3,输出状态-2切换到状态_1_3时，首先关断第十五开关单元T15， 然后关断第四开关单元T14,经过一个死区时间之后开通第六开关单元T16,若输出电流方 向为从点a流向点n，此时开关管第四开关单元T14和第六二极管D16产生开关损耗，若电流 方向相反，则第四二极管D14和第六开关单元T16产生开关损耗。
[0059] 切换方式-2h-1_4，输出状态-2切换到状态_1_4时，首先关断第三开关单元T13,经 过一个死区时间之后开通第二开关单元T12,若输出电流方向为从点a流向点n，此时开关管 第三开关单元T13和二极管第二二极管D12产生开关损耗，若电流方向相反，则第三二极管 D13和第二开关单元T12产生开关损耗。
[0060] 通过对以上所述切换方式的分析，可以得出单独对每个开关单元的控制方式，如 图3所不，米用第一种切换方式0_1-时，第六开关单兀T16、第一开关单 元T11、第五开关单元T15、第十三开关单元T23、第十二开关单元T22、第二开关单元T12、第 三开关单元T13、第十六开关单元T26、第十五开关单元T25、第十一开关单元T21依次进行开 关动作，最大损耗落在第一开关单元T11和第十一开关单元T21;采用第二种切换方式 20丨._44)_6~丨_1-2时，第二开关单元T12、第三开关单元T13、第六开关单元T16、第四开 关单元T14、第五开关单元T15、第十五开关单元T25、第十四开关单元T24、第十六开关单元 T26、第十三开关单元T23、第十二开关单元T22依次进行开关动作，最大损耗落在第二开关 单兀T12和第十二开关单兀T22;米用第二种切换方式时，第十二开 关单元T23、第十二开关单元T22、第六开关单元T16、第一开关单元T11、第五开关单元T15、 第十五开关单元T25、第十一开关单元T21、第十六开关单元T26、第二开关单元T12、第三开 关单元113依次进行开关动作，最大损耗落在第三开关单元T13和第十三开关单元T23;采用 第四种切换方式1 __2<-〇_2e-1 __3--2吋，第十五开关单元T2、第十四开关单元T24、第二 开关单元T12、第三开关单元T13、第十三开关单元T23、第十二开关单元T22、第六开关单元 T16、第四开关单元T14、第五开关单元T15依次进行开关动作，最大损耗落在第四开关单元 T14和第十四开关单元T24。
[0061] 本发明五电平有源中点箝位H桥变流器拓扑通过合理选择以上四种切换方式的顺 序，使得第一桥臂的第一开关单元T11、第二开关单元T12、第三开关单元T13、第四开关单元 T14,以及第二桥臂的第十一开关单元T21、第十二开关单元T22、第十三开关单元T23、第十 四开关单元T24的损耗可以做到平均，从而提高了功率容量以及功率密度，能够实现实际运 行中各个桥臂开关器件损耗的平衡。
【主权项】
1. 一种五电平有源中点箝位型Η桥变流器，其特征在于:所述的五电平有源中点箝位型 Η桥变流器包含三个单相Η桥变流器;每个单相Η桥变流器由第一桥臂和第二桥臂组成;输入 电压源(Vdc)的两端并联两个串联的分压电容器(C1、C2)，再和第一个桥臂、第二桥臂并联； 每个桥臂为三电平有源中点箝位拓扑;三个单相Η桥变流器通过共用零线n，与a、b、c三根火 线形成三相四线交流输出，组成五电平有源中点箝位Η桥变流器。2. 根据权利要求1所述的五电平有源中点箝位型Η桥变流器，其特征在于:所述的单相Η 桥变流器的第一桥臂由六个开关单元(Tall~Tal6)及其反并联二极管(Dali~Dal6)组成； 第一反并联二极管(D11)与第一开关单元(T11)反并联，第二反并联二极管(D12)与第二开 关单元(T12)反并联，第三反并联二极管(D13)与第三开关单元(T13)反并联，第四反并联二 极管(D14)与第四开关单元(T14)反并联，第五反并联二极管(D15)与第五开关单元(T15)反 并联，第六反并联二极管(D16)与第六开关单元(T16)反并联;第一开关单元(T11)、第二开 关单元（T12)、第三开关单元(T13)、第四开关单元(T14)依次串联连接，再与直流电压源 (Vdc)并联;第五开关单元(T15)和第六开关单元(T16)串联，第一桥臂的第一引出点与电容 器串联支路的中点〇点相连;第五开关单元(T15)的输入端同第二开关单元(T12)的输入端 相连，第六开关单元（T16)的输出端同第三开关单元（T13)的输出端相连；第二开关单元 (T12)和第三开关单元(T13)的中间点记为点a，其引出线作为a相输出电压的火线； 所述的单相Η桥变流器的第二桥臂由六个开关单元(T21~T26)及其反并联二极管(D21 ~D26)组成;第十一二极管(D21)与第十一开关单元(Τ21)反并联，第十二二极管(D22)与第 十二开关单元(Τ22)反并联，第十三二极管(D23)与第十三开关单元(Τ23)反并联，第十四二 极管(D24)与第十四开关单元(Τ24)反并联，第十五二极管(D25)与第十五开关单元(Τ25)反 并联，第十六二极管(D26)与第十六开关单元(Τ26)反并联;第十一开关单元(Τ21)、第十二 开关单元(Τ22)、第十三开关单元(Τ23)、第十四开关单元(Τ24)依次串联连接，再与直流电 压源(Vdc)并联;第十五开关单元(Τ25)和第十六开关单元(Τ26)串联，第二桥臂的第一引出 点与电容器串联支路的中点〇点相连;第十五开关单元(T25)的输入端和第十二开关单元 (T22)的输入端相连，第十六开关单元(T26)的输出端和第十三开关单元(T23)的输出端相 连。第十二开关单元(T22)和第十三开关单元(T23)的中间点记为点n，其引出线作为a相输 出电压的零线。3. 如权利要求1或2所述的五电平有源中点箝位型Η桥变流器，其特征在于:所述的五电 平有源中点箝位型Η桥变流器平衡损耗的方法如下： 米用第一种切换方式4_2_m-2_时，第六开关单兀Τ16、第一开关单兀T11、 第五开关单元T15、第十三开关单元T23、第十二开关单元T22、第二开关单元T12、第三开关 单元T13、第十六开关单元T26、第十五开关单元T25、第十一开关单元T21依次进行开关动 作，最大损耗落在第一开关单元T11和第十一开关单元T21;采用第二种切换方式 2-?1 _4-1 _ U-?-2时，第二开关单兀T12、第二开关单兀T13、第六开关单兀T16、第四 开关单元T14、第五开关单元T15、第十五开关单元T25、第十四开关单元T24、第十六开关单 元T26、第十三开关单元T23、第十二开关单元T22依次进行开关动作，最大损耗落在第二开 关单兀T12和第十二开关单兀T22;米用第二种切换方式2el_l-0_?·^-1_4·^-2时，第十二 开关单元Τ23、第十二开关单元Τ22、第六开关单元Τ16、第一开关单元Τ11、第五开关单元 Τ15、第十五开关单元Τ25、第十一开关单元Τ21、第十六开关单元Τ26、第二开关单元Τ12、第 三开关单元T13依次进行开关动作，最大损耗落在第三开关单元T13和第十三开关单元T23; 采用第四种切换方式2el_20〇_2--1_3m-2时，第十五开关单元T2、第十四开关单元T24、 第二开关单元T12、第三开关单元T13、第十三开关单元T23、第十二开关单元T22、第六开关 单元T16、第四开关单元T14、第五开关单元T15依次进行开关动作，最大损耗落在第四开关 单元T14和第十四开关单元T24。
【专利摘要】一种五电平有源中点箝位型H桥变流器，包含三个单相H桥变流器。每个单相H桥变流器由第一桥臂和第二桥臂组成。输入电压源(Vdc)的两端并联两个串联的分压电容器(C1、C2))，再和第一个桥臂、第二桥臂并联。每个桥臂为三电平有源中点箝位拓扑，a相、b相和c相的H桥变流器的结构相同。a相、b相和c相H桥变流器通过共用零线n，与a、b、c三根火线形成三相四线交流输出，组成五电平有源中点箝位H桥变流器。每个桥臂器件均有反并联二极管形成续流通道，构成一个可双向导通的开关器件单元。本发明可单独控制每个开关器件的最大损耗，平均桥臂上各个器件的损耗，提高功率容量，可用于大功率逆变器。
【IPC分类】H02M7/487, H02M7/5387
【公开号】CN105720853
【申请号】CN201610225100
【发明人】葛琼璇, 张波, 周志达, 杨博, 崔冬冬, 于洋, 王晓新
【申请人】中国科学院电工研究所
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年4月12日