[发明专利]超导储能用双向三电平软开关DC/DC及其电流侧移相控制方法

摘要

一种超导储能用双向三电平软开关DC/DC，由电压单元、变压器单元和电流单元组成。电压单元为带中点箝位二极管的两个三电平半桥，三电平半桥的每个开关管上都并联电容，或都不并联电容，通过其寄生电容实现软开关。两个三电平半桥的中点和箝位二极管的中点都与两个分压电容器的中点相连。电流单元的结构根据变压器单元而定，若为普通变压器，副边为全桥形式的电流源逆变器，若为带中间抽头的变压器，副边为半桥形式的电流源逆变器。本发明通过控制电流单元的移相角，控制能量的流动方向和大小。同时，通过控制三电平桥臂输出的正负向电压脉宽的相对大小，解决三电平桥臂中点电压不平衡的问题。

主权项

1、超导储能用双向三电平软开关DC/DC，其特征在于它由电压单元、变压器单元和电流单元三部分组成；电压单元由两个三电平桥臂组成；开关管[Q1-Q4]和钳位二极管[D9]、[D10]组成其中一个三电平桥臂；开关管[Q1-Q4]头尾相连；开关管[Q1]反并联二极管[D1]，并与电容器[C1]并联；开关管[Q2]反并联二极管[D2]，并与电容器[C2]并联；开关管[Q3]反并联二极管[D3]，并与电容器[C3]并联；开关管[Q4]反并联二极管[D4]，并与电容器[C4]并联；开关管[Q1]、[Q2]、[Q3]、[Q4]也可都不并联电容，通过其寄生电容实现软开关；开关管[Q1]、[Q2]的中点与钳位二极管[D9]的阴极相连，开关管[Q3]、[Q4]的中点与钳位二极管[D10]的阳极相连；[D9]的阳极与[D10]的阴极相连，其中点与分压电容[Cd1]、[Cd2]的中点相连；开关管[Q5-Q8]和钳位二极管[D11]、[D12]组成其中另一个三电平桥臂；开关管[Q5-Q8]头尾相连，开关管[Q5]反并联二极管[D5]，并与电容器[C5]并联；开关管[Q6]反并联二极管[D6]，并与电容器[C6]并联；开关管[Q7]反并联二极管[D7]，并与电容器[C7]并联；开关管[Q8]反并联二极管[D8]，并与电容器[C8]并联；开关管[Q5]、[Q6]、[Q7]、[Q8]也可都不并联电容，通过其寄生电容实现软开关；开关管[Q5]、[Q6]的中点与钳位二极管[D11]的阴极相连，开关管[Q7]、[Q8]的中点与钳位二极管[D12]的阳极相连；钳位二极管[D11]的阳极与[D12]的阴极相连，其中点与分压电容[Cd1]、[Cd2]的中点相连；两个三电平桥臂与两个串联分压电容[Cd1]、[Cd2]并联；两个三电平桥臂的中点A、B与变压器原边绕组的两端相连；变压器单元若为副边带中间抽头的变压器，其电流单元为由开关[T1]、[T2]组成的电流源换流器；开关[T1]、[T2]的一端与变压器副边的两端相连，另一端相互连接，并与超导磁体[L]的一端相连，超导磁体[L]的另一端与变压器的中间抽头相连；其中[C1-C8]也可以取消，通过其寄生电容来实现软开关。