[发明专利]混合四电平整流器

说明书

本发明公开了一种混合四电平整流器，主要包括A相电路、B相电路、C相电路、电容C₁、电容C₂、电容C₃和电阻R。记电容C₁的两端分别为g端和h端。记电容C₂的两端分别为h端和j端。记电容C₃的两端分别为j端和k端。A相电路、B相电路和C相电路并联后接入g端。电容C₁和电容C₂通过h端串联。电容C₂和电容C₃通过j端串联。电容C₃的k端串联电阻R后接入g端。本发明增加了输出电平数量，有利于降低开关器件电压应力，使其适用于中压大功率场合。本发明还减小了输入电流谐波畸变率，降低了该变换器的开关损耗，提高了该变换器的开关频率，减小无源器件的体积，可提高变换器功率密度。本发明适用于中压大功率应用场合和低压高功率密度应用场合。

技术领域

本发明涉及电气领域，具体是一种混合四电平整流器。

背景技术

中高压变频器被广泛应用充电桩、通信电源、工业变频器和交直流传动系统等工业领域。整流单元是中高压变频器的重要组成部分。

功率半导体器件如绝缘栅双极性晶体管在中高压变频器领域有着广泛的应用。但目前高压功率半导体器件电压等级有限，且电压等级越高成本越高，开关性能较差。

虽然市场上已有应用多个IGBT串联的两电平、三电平变流器的产品，但其设计布局存在可靠性较差，换流回路较大，生成成本高等问题。因此，提高整流器效率、功率密度、可靠性、功率因数、输入端电流谐波的研究刻不容缓。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种混合四电平整流器，主要包括A相电路、B相电路、C相电路、电容C₁、电容C₂、电容C₃和电阻R。

进一步，电容C₁、电容C₁和电容C₃的规格相同。

记电容C₁的两端分别为g端和h端。记电容C₂的两端分别为h端和j端。记电容C₃的两端分别为j端和k端。

A相电路、B相电路和C相电路并联后接入g端。电容C₁和电容C2通过h端串联。电容C₂和电容C₃通过j端串联。电容C₃的k端串联电阻R后接入g端。

进一步，混合四电平整流器还包括电压定向控制系统。

所述电压定向控制系统采用PI调节器实现无静差控制。

所述电压定向控制系统主要包括电压外环和电流内环。

所述电压外环通过稳定直流母线电压传递有功功率。

所述电流内环对有功电流和无功电流进行闭环控制。其中，当无功电流指令设置为0时，混合四电平整流器运行在单位功率因数情况下。

进一步，混合四电平整流器通过Buck平衡电路平衡直流母线电容电压。

所述Buck平衡电路的电路结构如下所示：

开关管S₃的漏极依次串联电感L₁和开关管S₂的漏极。开关管S₃的栅极悬空。开关管S₃的源极依次串联电感L₂和开关管S₂的源极。开关管S₂的栅极悬空。