超导储能用双向三电平软开关DC/DC及其电压侧脉宽控制方法

摘要

一种超导储能用双向三电平软开关DC/DC，包括电压单元、变压器单元和电流单元。电压单元为带中点箝位二极管的两个三电平半桥，三电平半桥最上端和最下端的开关管并联电容，中间两个开关管不并联电容，亦可在所有开关管上都并联电容。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连线的中点相连。电流单元的结构决定于变压器单元：若为普通变压器，副边为全桥式电流源逆变器，若为带中间抽头的变压器，副边为全波式电流源逆变器。本发明通过控制电压单元输出的脉宽控制能量传输的大小，通过控制副边电流单元开关触发的位置控制充放电，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[Q4]反并联二极管[D4]、并与电容器[C4]并联，开关管[Q2]反并联二极管[D2]，开关管[Q3]反并联二极管[D3]；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[Q8]反并联二极管[D8]，并与电容器[C8]并联，开关管[Q6]反并联二极管[D6]、开关管[Q7]反并联二极管[D7]；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；其中三电平桥臂中间两个开关管[Q2]、[Q3]、[Q6]、[Q7]也可以并联电容器[C2]、[C3]、[C6]、[C7]，其电容值远小于上下两个开关管[Q1]、[Q4]、[Q5]、[Q8]的并联电容[C1]、[C4]、[C5]、[C8]十倍以上。