[发明专利]一种三电平大降压直流变换器及其脉冲宽度调制方法

摘要

本发明公开了一种三电平大降压直流变换器及其脉冲宽度调制方法，涉及电力电子功率变换技术领域，本发明提供的直流变换器，各主功率开关承受的电压应力为输入的高压直流电压的一半，可以选用低耐压、高开关频率的主功率开关，有利于减小滤波器体积；采用左右半桥的结构，直流变换器输出的PWM脉冲电压为左右半桥输出的直流三电平电压之差，大比例降压输出时，可避免主功率开关工作在极端占空比状态；PWM控制方法在优化主功率开关占空比的同时，能控制第一飞跨电容和第二飞跨电容的电压平衡(为输入的高压直流电压的一半)，保证直流变换器运行性能良好。

主权项

一种三电平大降压直流变换器，其特征在于，所述直流变换器输入为高压直流电压(Uin)，输出为低压直流电压(Uo)，并且输入输出的直流降压比大于等于4，所述直流变换器由左右半桥组成，包括：第一飞跨电容(C1)、第二飞跨电容(C2)、第一主功率开关(S1)、第二主功率开关(S2)、第三主功率开关(S3)、第四主功率开关(S4)、第一功率二极管(D1)、第二功率二极管(D2)、第三功率二极管(D3)、第四功率二极管(D4)、滤波电容(Cf)、储能电感(Lf)和直流负载(R)，其中，所述第一飞跨电容(C1)和所述第二飞跨电容(C2)等容量，输入端的所述高压直流电压(Uin)的正极性端分别与所述第一主功率开关(S1)的集电极和所述第三功率二极管(D3)的阴极相连；所述第一主功率开关(S1)的发射极分别与所述第二主功率开关(S2)的集电极和所述第一飞跨电容(C1)的一端相连，所述第二主功率开关(S2)的发射极和左半桥的中点(a)相连；所述左半桥的中点(a)分别与所述第一功率二极管(D1)的阴极和所述储能电感(Lf)的一端相连；所述第一功率二极管(D1)的阳极分别与所述第一飞跨电容(C1)的另一端和所述第二功率二极管(D2)的阴极相连；所述第二功率二极管(D2)的阳极分别与输入端的所述高压直流电压(Uin)的负极性端和所述第四主功率开关(S4)的发射极相连；所述左半桥的中点(a)为正极性端；所述储能电感(Lf)的另一端分别与所述滤波电容(Cf)的一端和所述直流负载(R)的一端相连；所述滤波电容(Cf)的另一端和所述直流负载(R)的另一端分别与右半桥的中点(b)相连；所述右半桥的中点(b)分别与所述第四功率二极管(D4)的阳极和所述第三主功率开关(S3)的集电极相连；所述第四功率二极管(D4)的阴极分别与所述第三功率二极管(D3)的阳极和所述第二飞跨电容(C2)的一端相连；所述第三主功率开关(S3)的发射极分别与所述第四主功率开关(S4)的集电极和所述第二飞跨电容(C2)的另一端相连；所述右半桥的中点(b)为负极性端。