半桥三电平直流变换器的电容电压控制策略-电工技术学报.pdf

2015 年 8 月 电 工 技 术 学 报 Vol.30 No. 16 第 30 卷第 16 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Aug. 2015 半桥三电平直流变换器的电容电压控制策略 周玮阳 虞晓阳 金 科 刘志军 （南京航空航天大学 江苏省新能源发电与电能变换重点实验室 南京 210016 ） 摘要 三电平（TL ）直流变换器具有主开关管电压应力为输入电压一半的优点，适用于高压 输入场合。本文所研究的四开关半桥 TL 直流变换器可以实现一次侧开关管的宽范围软开关，而 且避免了钳位二极管和飞跨电容带来的可靠性问题。但是主电路以及控制电路的不对称可能造成 输入分压电容以及隔直电容的偏压，从而导致主功率管以及整流二极管电压应力增加。本文提出 了一种电容电压控制策略，通过调节正负半周占空比以及相位差，实现输入分压电容和隔直电容 的电压控制，提高变换器运行的可靠性。最后研制了一台输入800V 、输出28V/2kW 的原理样机， 实验结果验证了偏压理论分析的正确性以及电容电压控制策略的有效性。 关键词：半桥三电平 偏压 电容电压控制 占空比 相位差 中图分类号：TM46 Capacitor Voltage Control Strategy for Half-Bridge Three-Level Converter Zhou Weiyang Yu Xiaoyang Jin Ke Liu Zhijun （Jiangsu Key Laboratory of New Energy Generation and Power Conversion Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China ） Abstract Three-level(TL) DC/DC converters apply especially to high-voltage input occasions for the reason that the voltage stress across the power switches is only half of the input voltage. The four switches half-bridge TL converter studied in this paper can achieve wide range soft switching of the primary switches. Besides, it removes the clamped diodes and flying capacitor to ensure high reliability. However, the asymmetry of the main circuit and control circuit result in voltage unbalance among the input capacitors and blocking capacitor, which can result in high voltage stress of the power switches and the rectifier diodes. A novel capacitor voltage control strategy is proposed to realize voltage control and improve the reliability of the converter by regulating duty cycle and phase shift of