一種多電平變換器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及整流逆變領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種多電平變換器電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 多電平變換器電路（例如整流電路或者逆變電路）廣泛應(yīng)用于通信電源、光伏變 換器、不間斷電源（Uninterrupt Power Supply，UPS)等產(chǎn)品中。其除了進(jìn)行交流和直流 的電壓轉(zhuǎn)換外，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)輸入的功率因數(shù)校正或輸出的總諧波失真（Total Harmonic Distortion，THD)的控制，滿足各種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輸入輸出特性的要求。為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高效率 和功率密度這個(gè)目標(biāo)，在多電平變換器電路中開始采用交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0003] 然而，交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于需要采樣各交錯(cuò)單元的電感或者開關(guān)管電流，進(jìn) 行電流的單獨(dú)控制，同時(shí)需要增加均流控制器消除各單元間的環(huán)流，因此采樣的成本高，電 流控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而且交錯(cuò)并聯(lián)的單元數(shù)量多的時(shí)候（如大于兩個(gè)并聯(lián)單元）均流控制 的復(fù)雜度增加很多，對(duì)控制芯片的功能要求比較大，成本高。
[0004] 因此，需要一種采樣電流數(shù)量少、采樣成本低且復(fù)雜度小的多電平變換器電路。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的多電平變換器電路采樣電流 數(shù)量多，需要對(duì)各個(gè)采樣電流進(jìn)行單獨(dú)控制的缺陷，提供一種采樣電流數(shù)量少、采樣成本低 且復(fù)雜度小的多電平變換器電路。
[0006] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種多電平變換器電路， 包括：第一信號(hào)模塊、第二信號(hào)模塊、用于將從所述第一信號(hào)模塊接收到的第一信號(hào)變換成 第二信號(hào)并將所述第二信號(hào)輸出到所述第二信號(hào)模塊或?qū)乃龅诙盘?hào)模塊接收到的 第二信號(hào)變換成第一信號(hào)并將所述第一信號(hào)輸出到所述第一信號(hào)模塊的第一混合多態(tài)開 關(guān)模塊和第二混合多態(tài)開關(guān)模塊，所述第一混合多態(tài)開關(guān)模塊和所述第二混合多態(tài)開關(guān)模 塊連接到所述第一信號(hào)模塊和所述第二信號(hào)模塊之間。
[0007] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一混合多態(tài)開關(guān)模塊和所述第 二混合多態(tài)開關(guān)模塊包括混合三態(tài)開關(guān)模塊、混合四態(tài)開關(guān)模塊和混合五態(tài)開關(guān)模塊。
[0008] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一混合多態(tài)開關(guān)模塊包括第一 變壓器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(guān)，所述第 一變壓器的第一繞組的第一端子和所述第一變壓器的第二繞組的第一端子連接所述第一 信號(hào)模塊的第一端、所述第一變壓器的第一繞組的第二端子連接所述第一開關(guān)的第一端和 所述第二開關(guān)的第二端，所述第一變壓器的第二繞組的第二端子連接第三開關(guān)的第一端和 所述第四開關(guān)的第二端，所述第一開關(guān)的第二端、所述第三開關(guān)的第二端連接所述第二信 號(hào)模塊的第一端，所述第二開關(guān)的第一端、所述第四開關(guān)的第一端連接所述第二信號(hào)模塊 的第二端，所述第一雙向開關(guān)的第一端連接所述第一開關(guān)的第一端，所述第一雙向開關(guān)的 第二端連接所述第二信號(hào)模塊的第三端，所述第二雙向開關(guān)的第一端連接所述第三開關(guān)的 第一端，所述第二雙向開關(guān)的第二端連接所述第二信號(hào)模塊的第三端。
[0009] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第二混合多態(tài)開關(guān)模塊包括第二 變壓器、第五開關(guān)、第六開關(guān)、第七開關(guān)、第八開關(guān)、第三雙向開關(guān)和第四雙向開關(guān)，所述第 二變壓器的第一繞組的第一端子和所述第二變壓器的第二繞組的第一端子連接所述第一 信號(hào)模塊的第二端、所述第二變壓器的第一繞組的第二端子連接所述第五開關(guān)的第一端和 所述第六開關(guān)的第二端，所述第二變壓器的第二繞組的第二端子連接第七開關(guān)的第一端和 所述第八開關(guān)的第二端，所述第五開關(guān)的第二端、所述第七開關(guān)的第二端連接所述第二信 號(hào)模塊的第一端，所述第六開關(guān)的第一端、所述第八開關(guān)的第一端連接所述第二信號(hào)模塊 的第二端，所述第三雙向開關(guān)的第一端連接所述第五開關(guān)的第一端，所述第三雙向開關(guān)的 第二端連接所述第二信號(hào)模塊的第三端，所述第四雙向開關(guān)的第一端連接所述第七開關(guān)的 第一端，所述第四雙向開關(guān)的第二端連接所述第二信號(hào)模塊的第三端。
[0010] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一信號(hào)模塊包括電壓源，所述 電壓源的第一端連接所述第一信號(hào)模塊的第一端，所述電壓源的第二端連接所述第一信號(hào) 模塊的第二端，所述第二信號(hào)模塊包括第一電壓源器件和第二電壓源器件，所述第一電壓 源器件和所述第二電壓源器件串聯(lián)到所述第二信號(hào)模塊的第一端和第二端之間，所述第一 電壓源器件和所述第二電壓源器件的連接點(diǎn)接地。
[0011] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一信號(hào)模塊還包括第一整流/ 逆變電感和/或第二整流/逆變電感，所述第一整流/逆變電感連接到所述電壓源的第一 端和所述第一信號(hào)模塊的第一端之間，所述第二整流/逆變電感連接到所述電壓源的第二 端和所述第一信號(hào)模塊的第二端之間。
[0012] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一信號(hào)模塊還包括第一 EMI濾 波器，所述第一 EMI濾波器的輸入端連接所述電壓源、輸出端連接所述第一整流/逆變電感 和/或所述第二整流/逆變電感。
[0013] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一信號(hào)模塊包括濾波電容和負(fù) 載，所述濾波電容的第一端連接到所述第一信號(hào)模塊的第一端，所述濾波電容的第二端連 接到所述第一信號(hào)模塊的第二端，所述負(fù)載連接到所述濾波電容的兩端；所述第二信號(hào)模 塊包括第三電壓源器件和第四電壓源器件，所述第一電壓源器件和所述第二電壓源器件串 聯(lián)后連接到所述第二信號(hào)模塊的第一端和第二端之間且所述第三電壓源器件和所述第四 電壓源器件的連接點(diǎn)接地。
[0014] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一信號(hào)模塊包括第一濾波電感 和/或第二濾波電感，所述第一濾波電感連接到所述濾波電容的第一端和所述第一信號(hào)模 塊的第一端之間，所述第二濾波電感連接到所述濾波電容的第二端和所述第一信號(hào)模塊的 第二端之間。
[0015] 在本實(shí)用新型所述的多電平變換器電路中，所述第一信號(hào)模塊還包括第二EMI濾 波器，所述第二EMI濾波器連接到所述濾波電容和所述負(fù)載之間。
[0016] 實(shí)施本實(shí)用新型的多電平變換器電路，因?yàn)椴捎昧嘶旌隙鄳B(tài)開關(guān)模塊，因此可以 減少電流采樣的個(gè)數(shù)，降低采樣成本和采樣復(fù)雜度。更進(jìn)一步地，混合多態(tài)采樣開關(guān)模塊中 使用了變壓器，因此可以實(shí)現(xiàn)電流的自動(dòng)均流控制，因此不需要對(duì)電流進(jìn)行單獨(dú)控制和均 流控制，降低控制復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0017] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0018] 圖1是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的原理框圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第一實(shí)施例的電路原理圖；
[0020] 圖3A示出了圖2所示的多電平變換器電路的雙向開關(guān)S1-S4在占空比D>0. 5時(shí) 的調(diào)制信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；
[0021] 圖3B示出了圖2所示的多電平變換器電路的雙向開關(guān)S1-S4在占空比D〈0. 5時(shí) 的調(diào)制信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；
[0022] 圖3C示出了圖2所示的多電平變換器電路的雙向開關(guān)S1-S4在占空比D = 0.5 時(shí)的調(diào)制信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；
[0023] 圖4A是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第一狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0024] 圖4B是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第二狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0025] 圖4C是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第三狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0026] 圖4D是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第四狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0027] 圖4E是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第五狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0028] 圖4F是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第六狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0029] 圖4G是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第七狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0030] 圖4H是圖3A所示的雙向開關(guān)S1-S4的第八狀態(tài)的多電平變換器電路的電流流向 圖；
[0031] 圖5A是圖4A所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0032] 圖5B是圖4B所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0033] 圖5C是圖4C所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0034] 圖是圖4D所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0035] 圖5E是圖4E所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0036] 圖5F是圖4F所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0037] 圖5G是圖4G所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0038] 圖5H是圖4H所示的電流流向圖的等效電路圖；
[0039] 圖6是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第二實(shí)施例的電路原理圖；
[0040] 圖7是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第三實(shí)施例的電路原理圖；
[0041] 圖8是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第四實(shí)施例的電路原理圖；
[0042] 圖9是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第五實(shí)施例的電路原理圖；
[0043] 圖10是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第六實(shí)施例的電路原理圖；
[0044] 圖11是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第七實(shí)施例的電路原理圖；
[0045] 圖12是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第八實(shí)施例的電路原理圖；
[0046] 圖13是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第九實(shí)施例的電路原理圖；
[0047] 圖14是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第十實(shí)施例的電路原理圖；
[0048] 圖15是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第^^一實(shí)施例的電路原理圖；
[0049] 圖16是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第十二實(shí)施例的電路原理圖；
[0050] 圖17是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第十三實(shí)施例的電路原理圖；
[0051] 圖18是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的第十四實(shí)施例的電路原理圖；
[0052] 圖19A是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的雙向開關(guān)的第一實(shí)施例的電路圖；
[0053] 圖19B是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的雙向開關(guān)的第二實(shí)施例的電路圖；
[0054] 圖19C是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的雙向開關(guān)的第三實(shí)施例的電路圖；
[0055] 圖19D是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的雙向開關(guān)的第四實(shí)施例的電路圖；
[0056] 圖19E是本實(shí)用新型的多電平變換器電路的雙向開關(guān)的