三电平pwm交流斩波器电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种斩波器电路，尤其是一种三电平PffM交流斩波器电路。
【背景技术】
[0002]交流斩波器近年来受到广泛关注，它具有输入电流为正弦波、功率因数接近I等良好电气性能，并可以大大降低滤波器的尺寸。交流斩波器广泛地应用于工业加热、灯光控制、感应电动机的软起动以及风扇或水栗的速度控制等领域。随着电力电子技术在高压、大功率领域应用的不断增加，交流斩波器的应用不断向高压电能转换等领域扩展。在高压电能转换的时候，遇到的最大的问题就是电力电子器件的电压等级无法满足装置耐压等级的要求。多电平技术是解决这一问题的常用方法。
[0003]多电平电路作为一类特殊的电力电子电路，受到越来越多的重视。采用多电平技术，可以用电压等级较低的器件完成高压电能的变换，同时，多电平技术用较多的电平数去逼近所希望得到的波形，使输出电压或电流的质量大大提高、谐波含量减小，开关频率也可以相应降低。基于以上原因，多电平电路的研究成为目前电力电子电路研究的热点。多电平技术的本质是开关器件的串联，在实际电路中，开关器件尤其是高速全控型开关器件由于面临静态和动态的均压问题难以直接串联。通常要采用均压电路均衡静态和动态的电压。典型的均压方法有阻容均压法、二极管钳位法以及浮动电容法。目前，采用浮动电容均压的多电平电路只适用于直流斩波电路和多电平逆变电路。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:基于上述问题，提供一种三电平PWM交流斩波器电路。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种三电平PWM交流斩波器电路，包括电源、双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3、双向开关S4、浮动电容C1、滤波电感Q、滤波电容C2和负载R。，所述双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3和双向开关S 4均由两支MOSFET反向串联构成，所述双向开关输出端连接双向开关S 2的输入端和浮动电容C I的输入端，双向开关32的输出端连接滤波电感L工的输入端和双向开关S 3的输入端，双向开关S3和双向开关S 4串联，双向开关S 3的输出端连接双向开关S 4的输入端和浮动电容C工的输出端，滤波电容C2和负载R。并联，滤波电感L工的输出端连接滤波电容C 2和负载R。的输入端。
[0006]进一步地，构成双向开关的两支MOSFET同时导通或关断。
[0007]进一步地，所述浮动电容C1的电压为电源输入电压的1/2。
[0008]本实用新型的有益效果是:该电路利用浮动电容构造出中间电平，依据输出电压的要求分阶段进行斩波，实现了用较低电压等级的器件完成高压电能变换的同时，还利用不同的开关组合得到较多的电平数去逼近所希望得到的波形，大大地改善输出电压或电流的波形质量，减小了谐波含量。
【附图说明】
[0009]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0010]图1是本实用新型的电路图。
[0011]图2是本实用新型第一种工作模式的电路图。
[0012]图3是本实用新型第二种工作模式的电路图。
[0013]图4是本实用新型第三种工作模式的电路图。
[0014]图5是本实用新型第四种工作模式的电路图。
[0015]图中:1.电源，2.双向开关S1, 3.双向开关S2，4.双向开关S3，5.双向开关S4，6.浮动电容C1, 7.滤波电感1^8.滤波电容C2，9.负载R。。
【具体实施方式】
[0016]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0017]如图1所示，三电平PffM交流斩波器电路，包括电源1、双向开关SJ、双向开关S23、双向开关S34、双向开关S45、浮动电容Q6、滤波电感LJ、滤波电容C28和负载&9，双向开关Sj、双向开关523、双向开关534和双向开关S45均由两支MOSFET反向串联构成，双向开关Si2的输出端连接双向开关S23的输入端和浮动电容Q6的输入端，双向开关S23的输出端连接滤波电感LJ的输入端和双向开关S34的输入端，双向开关S34和双向开关S45串联，双向开关S34的输出端连接双向开关S45的输入端和浮动电容Q6的输出端，滤波电容C28和负载!?。9并联，滤波电感LJ的输出端连接滤波电容C28和负载R#的输入端。
[0018]其中，构成双向开关的两支MOSFET同时导通或关断，浮动电容Q6的电压为电源I输入电压的1/2。
[0019]如图2?5所示，虚线为电流的假设方向:
[0020]如图2所示，第一种工作模式的电路图，双向开关Sj、双向开关&4导通；双向开关S23、双向开关S45关断，此时Up= u in-ucl, Uci= u J2, Up= u in/2，浮动电容Q6被电源I充电。
[0021]如图3所示，第二种工作模式的电路图，双向开关S2、双向开关S4导通；双向开关S1、双向S3关断，此时u P= u C1, Uci= u J2, Up= u in/2，浮动电容Q6给负载RQ9放电。
[0022]如图4所示，第三种工作模式的电路图，双向开关S3、双向S4导通；双向开、双向S2关断，此时u P= 0，u a = u in/2，浮动电容Q6电位维持不变。
[0023]如图5所示，第四种工作模式的电路图，双向开关S1、双向S2导通；双向开关S3、双向S4关断，此时u P= u in，Uci= u in/2，浮动电容Q6电位维持不变。
[0024]浮动电容Q6在三电平交流斩波器中提供uin/2的开关转换电平。稳定的电容电压是交流斩波器正常工作的基础。在交流三电平的四种工作模式中，第三种工作模式和第四种工作模式时，浮动电容Q6既不充电也不放电，电位保持不变；而第一种工作模式和第二工作模式虽然产生同样的电平，但对于浮动电容C#来讲，充、放电的情况正好相反。
[0025]在需要uin/2开关转换电平，可以相连使用第一种工作模式和第二工作模式，其中一个对浮动电容Q6充电而另一个对浮动电容Q6放电。在这一较短的时间内，可以认为负载电流是不变的。
[0026]假设工作在第一种工作模式和第二工作模式的时间比为λ，在PffM控制方式中，通过一定的控制方式调整在一个控制周期内斩波器的λ值，就可以得到不同的浮动电容Q6的电压；当λ = I时，浮动电容Q6的电压基本保持恒定。
[0027]以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种三电平PWM交流斩波器电路，其特征在于:包括电源(1)、双向开关31(2)、双向开关S2(3)、双向开关S3(4)、双向开关S4(5)、浮动电容Q (6)、滤波电感Q (7)、滤波电容CJ8)和负载R。(9)，所述双向开关S: (2)、双向开关52 (3)、双向开关S3 (4)和双向开关S4 (5)均由两支MOSFET反向串联构成，所述双向开*SJ2)的输出端连接双向开关32(3)的输入端和浮动电容CJ6)的输入端，双向开关S2 (3)的输出端连接滤波电感1^ (7)的输入端和双向开关S3(4)的输入端，双向开关S3 (4)和双向开关S4 (5)串联，双向开关S3 (4)的输出端连接双向开关S4(5)的输入端和浮动电容Q (6)的输出端，滤波电容C2 (8)和负载Rq(9)并联，滤波电感1^(7)的输出端连接滤波电容(:2(8)和负载&(9)的输入端。2.根据权利要求1所述的三电平PWM交流斩波器电路，其特征在于:构成双向开关的两支MOSFET同时导通或关断。3.根据权利要求1所述的三电平PWM交流斩波器电路，其特征在于:所述浮动电容Ci (6)的电压为电源⑴输入电压的1/2。
【专利摘要】本实用新型涉及一种三电平PWM交流斩波器电路，包括电源、双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3、双向开关S4、浮动电容C1、滤波电感L1、滤波电容C2和负载R0，双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3和双向开关S4均由两支MOSFET反向串联构成，双向开关S1的输出端连接双向开关S2的输入端和浮动电容C1的输入端，双向开关S2的输出端连接滤波电感L1的输入端和双向开关S3的输入端，双向开关S3和双向开关S4串联，双向开关S3的输出端连接双向开关S4的输入端和浮动电容C1的输出端，滤波电容C2和负载R0并联，滤波电感L1的输出端连接滤波电容C2和负载R0的输入端。该电路利用浮动电容构造出中间电平,依据输出电压的要求分阶段进行斩波。
【IPC分类】H02M5/293
【公开号】CN204967626
【申请号】CN201520744043
【发明人】沈富德
【申请人】江苏矽莱克电子科技有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月23日