CN201869116U - 一种三电平电路及变换器 - Google Patents
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Abstract
一种三电平电路及变换器，三电平电路包括半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C，三个半桥电路分别包括相串联的两个大容量功率开关管和分别对应与该大容量功率开关管反并联连接的二极管，三半桥电路B电极正端接半桥电路A交流端，半桥电路C电极正端接半桥电路A电极负端，半桥电路C交流端接三半桥电路B电极负端；半桥电路A电极正端、半桥电路C电极负端、半桥电路C电极正端、半桥电路B的交流端分别为三电平电路的电极正端、电极负端、直流母线中点和交流端；变换器采用上述三电平电路构成。本实用新型三电平电路结构简单，制造成本低；提高变换器的容量和电压等级、简化主电路结构，减小变换器设备体积并降低变换器制造成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电路，还涉及使用该电路的变换器，具体涉及一种三电平电路及使用该三电平电路的变换器。
背景技术
目前，高电压、大容量PWM高频变换器的研究受到国内外学者越来越多的关注，其中，开关管中点钳位的多电平技术以其纹波低、所需开关管耐压低等优势，成为今年来备受关注的研究课题。
目前，市场上已推出一些采用专用集成模块构建的三电平电路，上述三电平电路存在如下缺陷：
1、电压等级较低，容量较小，逐渐不能满足目前工业领域对变换器容量的需求；
2、采用的专用集成模块价格比较昂贵，导致使用该三电平电路的高频变换器制造成本较高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题之一是，提供一种三电平电路，提高使用该电路的变换器的电压等级和容量，降低成本。
本实用新型要解决的技术问题之二是，提供一种变换器，采用本实用新型的上述三电平电路，提高电压等级和容量，降低成本。
本实用新型解决其技术问题之一所采用的技术方案是：构造一种三电平电路，其特征在于，包括半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括相互串联的两个大容量功率开关管和分别对应与该两个大容量功率开关管反并联连接的二极管，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括电极正端、电极负端和位于半桥电路桥臂中点的交流端；
所述三半桥电路B的电极正端连接所述半桥电路A的交流端，所述半桥电路C的电极正端连接所述半桥电路A的电极负端，所述半桥电路C的交流端连接所述三半桥电路B的电极负端；
所述半桥电路A的电极正端为所述三电平电路的电极正端，所述半桥电路C的电极负端为所述三电平电路的电极负端，所述半桥电路C的电极正端为所述三电平电路的直流母线中点，所述半桥电路B的交流端为所述三电平电路的交流端。
在本实用新型的三电平电路中，所述半桥电路A包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
在本实用新型的三电平电路中，所述半桥电路A包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
在本实用新型的三电平电路中，所述大容量功率开关管为IGBT或IGCT或IEGT。
本实用新型解决其技术问题之二所采用的技术方案是：构造一种变换器，包括三电平电路，其特征在于，所述三电平电路包括半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括相互串联的两个大容量功率开关管和分别对应与该两个大容量功率开关管反并联连接的二极管，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括电极正端、电极负端和位于半桥电路桥臂中点的交流端；
所述三半桥电路B的电极正端连接所述半桥电路A的交流端，所述半桥电路C的电极正端连接所述半桥电路A的电极负端，所述半桥电路C的交流端连接所述三半桥电路B的电极负端；
所述半桥电路A的电极正端为所述三电平电路的电极正端，所述半桥电路C的电极负端为所述三电平电路的电极负端，所述半桥电路C的电极正端为所述三电平电路的直流母线中点，所述半桥电路B的交流端为所述三电平电路的交流端。
在本实用新型的变换器中，所述半桥电路A包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
在本实用新型的变换器中，所述半桥电路A包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
在本实用新型的变换器中，所述大容量功率开关管为IGBT或IGCT或IEGT。
在本实用新型的变换器中，所述变换器为整流器或逆变器。
实施本实用新型的三电平电路及变换器，与现有技术比较，其有益效果是：
1.采用常用的大容量功率开关管和二极管构建三电平电路，提高了使用该三电平电路的变换器的容量和电压等级，制造成本低；
2.简化了使用本实用新型三电平电路的变换器的主电路结构，减小了变换器设备体积，降低了变换器制造成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型三电平电路所采用的半桥电路100的电路图。
图2是本实用新型三电平电路所采用的半桥电路200的电路图。
图3是本实用新型三电平电路所采用的半桥电路300的电路图。
图4是本实用新型三电平电路一种实施例的电路图。
图5是本实用新型三电平电路另一种实施例的电路图。
图6是三电平电路原理电路图。
具体实施方式
本实用新型的三电平电路包括半桥电路100、半桥电路200和半桥电路300。
如图1、图2、图3所示，半桥电路100、半桥电路200和半桥电路300分别包括相互串联的两个大容量功率开关管和分别对应与该两个大容量功率开关管反并联连接的二极管。半桥电路100、半桥电路200和半桥电路300分别包括电极正端(即2、4、6端)、电极负端(即1、3、5端)和位于半桥电路桥臂中点的交流端(即11/12、9/10、7/8端)。
如图4所示，三半桥电路200的电极正端4连接半桥电路100的交流端11/12，半桥电路300的电极正端6连接半桥电路100的电极负端1，半桥电路300的交流端7/8连接三半桥电路200的电极负端3。
半桥电路100的电极正端2为三电平电路的电极正端D+端，半桥电路300的电极负端5为三电平电路的电极负端D-端，半桥电路300的电极正端6三电平电路的直流母线中点(NP端Neutral-Point)，半桥电路200的交流端9/10为三电平电路的交流端AC端。
如图4、图6所示，本实用新型采用半桥电路100、半桥电路200和半桥电路300构成的三电平电路等价于图6所示的三电平电路。半桥电路100的大容量功率开关管与反并联连接的二极管部分101相当于Q1(开关管)，半桥电路200的大容量功率开关管与反并联连接的二极管部分201相当于Q2，半桥电路200的大容量功率开关管与反并联连接的二极管部分202相当于Q3，半桥电路300的大容量功率开关管与反并联连接的二极管部分302相当于Q4，半桥电路100的大容量功率开关管与反并联连接的二极管部分102相当于D1(二极管)，半桥电路200的大容量功率开关管与反并联连接的二极管部分201相当于D2。
如图5所示，为了获得更大容量的三电平电路，可以将两个半桥电路100并联、两个半桥电路200并联、两个半桥电路300并联构成新的三电平电路。并联方式是：将两个半桥电路100的两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联，将两个半桥电路200的两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联，将两个半桥电路300的两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联。
在其他实施例中，可以将三电平电路的半桥电路100、半桥电路200和半桥电路300分别采用三个半桥电路并联构成新的三电平电路、或分别采用四个半桥电路并联构成新的三电平电路等等，均能够实现本发明目的。
上述大容量功率开关管可以单独采用包括但不限于IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)绝缘栅双极型晶体管、IGCT(Intergrated Gate CommutatedThyristors)集成门极换流晶闸管、IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)电子注入增强门极晶体管。
本实用新型的变换器采用上述本实用新型的三电平电路构成，其构成及变化如上述，在此不再赘述。
本实用新型的变换器可以是整流器、逆变器等。
Claims (10)
1.一种三电平电路，其特征在于，包括半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括相互串联的两个大容量功率开关管和分别对应与该两个大容量功率开关管反并联连接的二极管，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括电极正端、电极负端和位于半桥电路桥臂中点的交流端；
所述三半桥电路B的电极正端连接所述半桥电路A的交流端，所述半桥电路C的电极正端连接所述半桥电路A的电极负端，所述半桥电路C的交流端连接所述三半桥电路B的电极负端；
所述半桥电路A的电极正端为所述三电平电路的电极正端，所述半桥电路C的电极负端为所述三电平电路的电极负端，所述半桥电路C的电极正端为所述三电平电路的直流母线中点，所述半桥电路B的交流端为所述三电平电路的交流端。
2.如权利要求1所述的三电平电路，其特征在于，所述半桥电路A包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
3.如权利要求1所述的三电平电路，其特征在于，所述半桥电路A包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
4.如权利要求1至3之一所述的三电平电路，其特征在于，所述大容量功率开关管为IGBT或IGCT或IEGT。
5.一种变换器，包括三电平电路，其特征在于，所述三电平电路包括半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括相互串联的两个大容量功率开关管和分别对应与该两个大容量功率开关管反并联连接的二极管，所述半桥电路A、半桥电路B和半桥电路C分别包括电极正端、电极负端和位于半桥电路桥臂中点的交流端；
所述三半桥电路B的电极正端连接所述半桥电路A的交流端，所述半桥电路C的电极正端连接所述半桥电路A的电极负端，所述半桥电路C的交流端连接所述三半桥电路B的电极负端；
所述半桥电路A的电极正端为所述三电平电路的电极正端，所述半桥电路C的电极负端为所述三电平电路的电极负端，所述半桥电路C的电极正端为所述三电平电路的直流母线中点，所述半桥电路B的交流端为所述三电平电路的交流端。
6.如权利要求5所述的变换器，其特征在于，所述半桥电路A包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括两个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
7.如权利要求5所述的变换器，其特征在于，所述半桥电路A包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路B包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路，所述半桥电路C包括三个电极正端、电极负端、交流端分别一一对应并联的半桥电路。
8.如权利要求5至7之一所述的变换器，其特征在于，所述大容量功率开关管为IGBT或IGCT或IEGT。
9.如权利要求5至7之一所述的变换器，其特征在于，所述变换器为整流器或逆变器。
10.如权利要求8所述的变换器，其特征在于，所述变换器为整流器或逆变器。
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