T型三电平变换电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种T型三电平变换电路，包括第一功率单元、第二功率单元、第三功率单元、第四功率单元、第一电容、第二电容以及缓冲电路，其中：所述第一电容和第二电容串联连接在正母线和负母线之间且第一电容和第二电容的连接点连接到零电平端子；所述缓冲电路包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三电容和第四电容。本发明通过缓冲电路使得中间桥臂在任一侧放电时其端电压均不低于直流母线电压，即实现双向放电阻止，具有结构简单、能量损耗小的特点。
【专利说明】T型三电平变换电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子【技术领域】，更具体地说，涉及一种T型三电平变换电路。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术和产品的发展，T型三电平电路逐步得到应用。T型三电平电路对比传统的I型三电平电路有很多优势:在电路拓扑上少了两个钳位的二极管，即可使用较少的器件数量实现了三电平；在相对不是太高的频率范围内，比I型三电平电路具有更高的转换效率；没有I型三电平关断时序问题。
[0003]然而在T型三电平电路中，中间桥臂T2、T3应力很难解决，这大大限制了 T型三电平电路的推广。目前，中间桥臂Τ2，Τ3的应力一般通过在每个管子上面增加传统的RC缓冲电路来解决，如图1所示。但RC缓冲电路存在损耗大、吸收能力不强等缺陷，尤其是大功率应用时，缓冲电阻难以选择。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，针对上述T型三电平电路的中间桥臂缓冲电路损耗大、吸收能力不强的问题，提供一种T型三电平变换电路。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种T型三电平变换电路，包括第一功率单元、第二功率单元、第三功率单元以及第四功率单元，且所述第一功率单元和第四功率单元串联连接在正母线和负母线之间、所述第二功率单元和第三功率单元反向串联连接在零电平端子以及交流端子之间；所述T型三电平变换电路还包括第一电容、第二电容以及缓冲电路，其中:所述第一电容和第二电容串联连接在正母线和负母线之间且第一电容和第二电容的连接点连接到零电平端子；所述缓冲电路包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三电容和第四电容；所述第一电阻、第三电容、第四电容及第二电阻依次串联连接在正母线和负母线之间，且所述第三电容和第四电容的连接点连接到零电平端子；所述第一二极管的阳极连接到交流端子、阴极连接第一电阻和第三电容的连接点；所述第二二极管的阳极连接到第四电容和第二电阻的连接点、阴极连接到第一二极管的阳极。
[0006]在本发明所述的T型三电平变换电路中，所述第一功率单元、第二功率单元、第三功率单元以及第四功率单元中均分别由IGBT模块与反并联的二极管构成。
[0007]在本发明所述的T型三电平变换电路中，所述第一电容、第二电容的容值相等。
[0008]在本发明所述的T型三电平变换电路中，所述第三电容、第四电容的容值相等。
[0009]在本发明所述的T型三电平变换电路中，所述第一电阻、第二电阻的阻值相等。
[0010]本发明的T型三电平变换电路，通过缓冲电路有效解决中间桥臂功率单元的电压应力问题，具有结构简单、能量损耗小的特点。
【专利附图】
【附图说明】[0011]图1是现有T型三电平电路的中间桥臂的缓冲电路的示意图。
[0012]图2是本发明T型三电平变换电路实施例的示意图。
[0013]图3是图2中T型三电平变换电路的第二功率单元关断时尖峰电压吸收的示意图。
[0014]图4是图2中T型三电平变换电路的第三功率单元关断时尖峰电压吸收的示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]如图2所示，是本发明T型三电平变换电路实施例的示意图，该T型三电平变换电路可应用于整流电源、逆变器、UPS等产品，在光伏和风电等领域也具有广泛的应用前景。
[0017]本实施例中的T型三电平变换电路包括第一功率单元Ql、第二功率单元Q2、第三功率单元Q3、第四功率单元Q4、第一电容Cl、第二电容C2以及缓冲电路，且第一功率单元Ql和第四功率单元Q4串联连接在正母线DC+和负母线DC-之间(即第一功率单元Ql的集电极连接到正母线DC+、发射极连接到第四功率单元Q4的集电极，第四功率单元Q4的发射极连接到负母线_，且第一功率单元Ql的发射极和第四功率单元Q4的集电极共同连接到交流端子AC)、第二功率单元T2和第三功率单元T3反向串联连接在零电平端子N以及交流端子AC之间(即第二功率单元Q2的集电极连接到零电平端子N、发射极连接到第三功率单元Q3的发射极、第三功率单元Q3的集电极连接到交流端子AC)。
[0018]第一电容Cl和第二电容C2串联连接在正母线DC+和负母线DC-之间且第一电容Cl和第二电容C2的连接点连接到零电平端子N。
[0019]缓冲电路包括第一电阻Rl1、第二电阻R12、第一二极管Dl1、第二二极管D22、第三电容Cll和第四电容C12。第一电阻Rl1、第三电容C11、第四电容C12及第二电阻R12依次串联连接在正母线DC+和负母线DC-之间，且第三电容Cll和第四电容C12的连接点连接到零电平端子N ;第一二极管Dll的阳极连接到交流端子AC、阴极连接第一电阻Rll和第三电容Cll的连接点；第二二极管D12的阳极连接到第四电容C12和第二电阻R12的连接点、阴极连接到第一二极管Dll的阳极。
[0020]上述T型三电平变换电路中，当第二功率单元Q2关断时，会承受一个左+，右-的电压尖峰。此时第二二极管D12开通，尖峰电压对第四电容C12充电，其充电路径如图3中的路径(I)，这样尖峰电压得到了有效吸收；当第四电容C12电压超过Vdc/2(即正母线和负母线之间的电压的一半)时，第四电容C12通过第二电阻R12向第二电容C2(母线电容)回馈能量，其路径见图3中的路径(II)。上述缓冲电路由于部分能量回馈到母线，从而减小了缓冲电路的损耗。
[0021 ] 同样地，当第三功率单元Q3关断时，会承受一个右+，左-的电压尖峰。此时第一二极管Dll开通，尖峰电压对第三电容Cl I充电，其充电路径如图4中的路径(III)，这样尖峰电压得到了有效吸收；当第三电容Cll电压超过Vdc/2(即正母线和负母线之间的电压的一半)时，第三电容Cll通过第一电阻Rll向第一电容Cl (母线电容)回馈能量，其路径见图4中的路径(IV)。上述缓冲电路由于部分能量回馈到母线，从而减小了缓冲电路的损耗。
[0022]上述T型三电平变换电路采用双向放电阻止型缓冲电路进行尖峰电压的吸收和反馈，具有结构简单，能量损耗小的优点，具有很高的使用价值。
[0023]特别地，上述第一功率单元Q1、第二功率单元Q2、第三功率单元Q3以及第四功率单元Q4均分别由IGBT模块与反并联的二极管构成。两个母线电容，即第一电容Cl、第二电容C2的容值相等。
[0024]此外，缓冲电路中的第三电容Cl 1、第四电容C12的容值相等，第一电阻Rl 1、第二电阻R12的阻值相等。
[0025]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种T型三电平变换电路，包括第一功率单元、第二功率单元、第三功率单元以及第四功率单元，且所述第一功率单元和第四功率单元串联连接在正母线和负母线之间、所述第二功率单元和第三功率单元反向串联连接在零电平端子以及交流端子之间；其特征在于:所述T型三电平变换电路还包括第一电容、第二电容以及缓冲电路，其中:所述第一电容和第二电容串联连接在正母线和负母线之间且第一电容和第二电容的连接点连接到零电平端子；所述缓冲电路包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三电容和第四电容；所述第一电阻、第三电容、第四电容及第二电阻依次串联连接在正母线和负母线之间，且所述第三电容和第四电容的连接点连接到零电平端子；所述第一二极管的阳极连接到交流端子、阴极连接第一电阻和第三电容的连接点；所述第二二极管的阳极连接到第四电容和第二电阻的连接点、阴极连接到第一二极管的阳极。
2.根据权利要求1所述的T型三电平变换电路，其特征在于:所述第一功率单元、第二功率单元、第三功率单元以及第四功率单元均分别由IGBT模块与反并联的二极管构成。
3.根据权利要求1所述的T型三电平变换电路，其特征在于:所述第一电容、第二电容的容值相等。
4.根据权利要求1所述的T型三电平变换电路，其特征在于:所述第三电容、第四电容的容值相等。
5.根据权利要求1所述的T型三电平变换电路，其特征在于:所述第一电阻、第二电阻的阻值相等。
【文档编号】H02M1/34GK104009662SQ201410193098
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】刘玉伟 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司