[发明专利]一种异构开关管桥臂的背靠背式三电平整流器

权利要求书

1.一种异构开关管桥臂的背靠背式三电平整流器，其特征在于包括：

开关管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆，二极管D₁、D₂，电感L，电容C₁、C₂；

交流电源一端连接电感L一端，电感L另一端分别连接开关管S₁漏极、二极管D₁阳极、二极管D₂阴极，其连接点构成端点a；

交流电源另一端分别连接开关管S₂漏极、开关管S₄源极、开关管S₆漏极，其连接点构成端点b；

开关管S₁源极连接开关管S₂源极；

二极管D₁阴极分别连接开关管S₃漏极、电容C₁一端；

二极管D₂阳极分别连接开关管S₆源极、电容C₂另一端；

开关管S₄漏极分别连接开关管S₃源极、开关管S₅漏极；

电容C₁另一端分别连接开关管S₅源极、电容C₂一端；

负载R两端分别连接电容C₁一端、电容C₂另一端；

该三电平整流器中，MOS管S₃、S₄、S₅、S₆排列成异构型开关管桥臂，MOS管S₃、S₄、S₆组成整流桥主桥臂，同时S₄与S₅组成异构型双向开关。

2.根据权利要求1所述异构开关管桥臂的背靠背式三电平整流器，其特征在于：在不同的电网电压区间内调整不同的工作模态：

1)模态1：开关管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅关断，S₆导通；二极管D₁工作在导通状态下回路流经电容C₁、C₂，此时电网电压u_sU_dc；电容C₁、C₂释放能量，保持直流母线电压U_dc的稳定，由于电感L上的电流不能突变，电感L上会产生一个平衡电压使u_ab＝U_dc；此时电感释放能量，电感L上的电流减小，电容C₁、C₂充电，其中，U_dc为负载R两端电压，u_ab为端点a与端点b之间的电压；

2)模态2：开关管S₁、S₂、S₃、S₆关断，S₄、S₅导通；二极管D₁工作在导通状态下回路流经电容C₁；当电网电压u_s+U_dc/2时，由于电感L上的电流不能突变，电容C₁释放能量，将ab端电压稳定在U_dc/2上，电感L上会产生一个平衡电压使u_ab＝U_dc/2；此时电感释放能量，电感L上的电流减小，电容C₁充电，电容C₂放电；当电网电压u_s+U_dc/2时，由于电感L上的电流不能突变，电容C₁将ab端的电压稳定在U_dc/2上，电感L上会产生一个平衡电压使u_ab＝U_dc/2；此时电感吸收能量，电感L上的电流增大，电容C₁充电，电容C₂放电；

3)模态3：开关管S₃、S₄、S₅、S₆关断，S₁、S₂导通；电路中的二极管全部截止，电网与负载没有功率通道；此时电网电压0u_s+U_dc/2；由于电感L上的电流不能突变，电容C₁、C₂将释放能量，保持直流母线电压U_dc的稳定，电感L上会产生一个平衡电压使u_ab＝0；此时电感吸收能量，电感L上的电流增加，电容C₁、C₂放电；

4)模态4：开关管S₁、S₂、S₅、S₆关断，S₃、S₄导通；二极管D₂工作在导通状态下回路流经电容C₁、C₂，此时电网电压u_s-U_dc/2；由于电感L上的电流不能突变，电容C₁、C₂释放能量，保持直流母线电压U_dc的稳定，电感L上会产生一个平衡电压使-u_ab＝U_dc；此时电感释放能量，电感L上的电流减小，电容C₁、C₂充电；

5)模态5：开关管S₁、S₂、S₃、S₆关断，S₄、S₅导通；二极管D₂工作在导通状态下回路流经电容C₂；当电网电压u_s-U_dc/2时，由于电感L上的电流不能突变，电容C₂释放能量，将ab端的电压稳定在U_dc/2上，电感L上会产生一个平衡电压使-u_ab＝U_dc/2；此时电感释放能量，电感L上的电流减小，电容C₂充电，电容C₁放电；当电网电压u_s-U_dc/2时，由于电感L上的电流不能突变，电容C₂将ab端的电压稳定在U_dc/2上，电感L上会产生一个平衡电压使-u_ab＝U_dc/2；此时电感吸收能量，电感L上的电流增大，电容C₂充电，电容C₁放电；

6)模态6：开关管S₃、S₄、S₅、S₆关断，S₁、S₂导通；电路中的二极管全部截止，电网与负载没有功率通道；此时电网电压0u_s-U_dc/2；由于电感L上的电流不能突变，电容C₁、C₂将释放能量，保持直流母线电压U_dc的稳定，电感L上会产生一个平衡电压使u_ab＝0；此时电感吸收能量，电感L上的电流增加，电容C₁、C₂放电。

3.根据权利要求2所述异构开关管桥臂的背靠背式三电平整流器，其特征在于：通过改变开关管的状态，能够对直流母线侧电容进行充放电操作，在电网的正半周期中，电路有U_dc、U_dc/2、0三种电压等级的工作状态，分别对应了模态1、模态2、模态3；在电网的负半周期中，电路有-U_dc、-U_dc/2、0三种电压等级的工作状态，分别对应了模态4、模态5、模态6。