H桥和半H桥通用电路模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种H桥和半H桥通用电路模块，它包括四个可控功率半导体器件、四个二极管、三个双向可控开关、一个单刀双掷开关和两个电解电容；双向可控开关可以为双向可控硅、电磁继电器等；可控功率半导体器件可以为IGBT、MOSFET、SCR等；本实用新型专利技术H桥和半H桥通用电路模块既能作为H桥工作，又能作为半H桥工作，几乎适用于所有的级联型多电平电力电子设备。H桥和半H桥的转换不需要改接线，只需要改变一位控制开关量就能实现，非常方便，非常适用于既能级联H桥，又能级联半H桥的电力电子设备。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子
，尤其涉及一种H桥和半H桥通用电路模块。技术背景随着电力电子技术的飞速发展，全控型电力电子器件(如IGBT、IGCT, MOSFET和GTO等)发展使用越来越广泛，模块化级联型电压源换流器目前已经广泛应用于大功率电力电子设备制造技术、电力传动技术、柔性交流输电技术以及高压直流输电技术等领域。目前级联型电压源换流器的级联子模块电路，一般是全控型电力电子器件构成的H桥和半H桥。例如级联型STATC0M (星形或三角形连接)采用H桥模块级联，用于补偿负荷功率因数或向电力系统提供无功；模块化多电平换流器(三相全桥连接)既可以采用半H桥级联模块，又可以采用H桥级联模式，甚至是H桥、半H桥混合级联模式，用于构成新型高压直流输电、柔性交流输电等装置的核心部件，或构成大功率逆变器、变频器。以上所述的基于H桥、半H桥级联型电力电子设备，输出的电压波形质量高、谐波含量小、电压等级高，用在电力电子和电力系统领域显示出非常优越的性能。因此目前针对H桥、半H桥级联型电力电子设备的研究非常热门，但是对于一个既能使用半H桥级联，又能使用H桥级联的电力电子设备，两种级联方式下的控制策略和运行效果都是不同的，所以进行对比实验非常必要，而常规的H桥和半H桥只能满足一种电路拓扑，要改变电路拓扑需要重新搭建电路。本技术H桥和半H桥通用电路模块能很好解决这个问题，只需要一个控制量就能实现H桥和半H桥的转换，非常方便，对于该类设备的研究具有非常重要的价值和意义。
技术实现思路
本技术的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种H桥和半H桥通用电路模块。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种H桥和半H桥通用电路模块，它包括四个可控功率半导体器件、四个二极管、三个双向可控开关、一个单刀双掷开关和两个电解电容；双向可控开关可以为双向可控硅、电磁继电器等；可控功率半导体器件可以为 IGBT、MOSFET、SCR 等。进一步地，所述可控功率半导体器件为IGBT，所述四个二极管DfD4分别反并联在四个IGBT ΤΓΤ4的集电极和发射极之间，第一 IGBT Tl的发射极和第二 IGBT T2的集电极相连，第三IGBT T3的发射极和第四IGBT T4的集电极相连，第一 IGBT Tl的集电极和第一电解电容Cl的正极相连，第二 IGBT T2的发射极和第一电解电容Cl的负极相连，第三IGBT T3的集电极和第二电解电容C2的正极相连，第四IGBT T4的发射极和第二电解电容C2的负极相连，第一双向可控开关SI的两端分别和第一 IGBT Tl的集电极和第三IGBT T3的集电极相连，第二双向可控开关S2的两端分别和第二 IGBT T2的发射极和第四IGBT T4的发射极相连，第三双向可控开关S3的两端分别和第二 IGBT T2的发射极和第四IGBT T4的集电极相连，单刀双掷开关Kl第一开关触点Ka和第四IGBT的集电极相连，第二开关触点Kb和第四IGBT T4的发射极相连，第一 IGBT Tl的发射极作为第一输出端子A，单刀双掷开关Kl的刀片作为第二输出端子B。进一步地，，所述可控功率半导体器件为M0SFET，四个二极管Df D4分别反并联在四个MOSFET T1 T4的漏极和源极之间，第一MOSFET Tl的源极和第二MOSFET Τ2的漏极相连，第三MOSFET Τ3的源极和第四MOSFET Τ4的漏极相连，第一MOSFET Tl的漏极和第一电解电容Cl的正极相连，第二 MOSFET Τ2的源极和第一电解电容Cl的负极相连，第三MOSFETΤ3的漏极和第二电解电容C2的正极相连，第四MOSFET Τ4的源极和第二电解电容C2的负极相连，第一双向可控开关SI的两端分别和第一 MOSFET Tl的漏极和第三MOSFET Τ3的漏极相连，第二双向可控开关S2的两端分别和第二 MOSFET Τ2的源极和第四MOSFET Τ4的源极相连，第三双向可控开关S3的两端分别和第二 MOSFET Τ2的源极和第四MOSFET Τ4的漏极相连，单刀双掷开关Kl第一开关触点Ka和第四MOSFET Τ4的漏极相连，第二开关触点Kb和第四MOSFET Τ4的源极相连，第一 MOSFET Tl的源极作为第一输出端子Α，单刀双掷开关Kl的刀片作为第二输出端子B。·进一步地，所述可控功率半导体器件为SCR，四个二极管Df D4分别反并联在四个SCR Τ1 Τ4的阳极和阴极之间，第一 SCR Tl的阴极和第二 SCR Τ2的阳极相连，第三SCR Τ3的阴极和第四SCR Τ4的阳极相连，第一 SCR Tl的阳极和第一电解电容Cl的正极相连，第二 SCR Τ2的阴极和第一电解电容Cl的负极相连，第三SCR Τ3的阳极和第二电解电容C2的正极相连，第四SCR Τ4的阴极和第二电解电容C2的负极相连，第一双向可控开关SI的两端分别和第一 SCR Tl的阳极和第三SCR Τ3的阳极相连，第二双向可控开关S2的两端分别和第二 SCR Τ2的阴极和第四SCR Τ4的阴极相连，第三双向可控开关S3的两端分别和第二 SCR Τ2的阴极和第四SCR Τ4的阳极相连，单刀双掷开关Kl第一开关触点Ka和第四SCRΤ4的阳极相连，第二开关触点Kb和第四SCR Τ4的阴极相连，第一 SCR Tl的阴极作为第一输出端子Α，单刀双掷开关Kl的刀片作为第二输出端子B。本技术的有益效果在于本技术级联型电压源换流器的子模块电路既能作为H桥工作，又能作为半H桥工作，几乎适用于所有的级联型多电平电力电子设备。H桥和半H桥的转换不需要改接线，只需要改变一位控制开关量就能实现，非常方便，非常适用于既能级联H桥，又能级联半H桥的电力电子设备，两种级联方式的对比研究。附图说明图I是本技术H桥和半H桥通用电路模块的结构示意图；图2是本技术H桥和半H桥通用电路模块工作于半H桥模式的等效电路；图3是本技术H桥和半H桥通用电路模块工作于H桥模式的等效电路。具体实施方式下面根据附图和实施例详细描述本技术，本技术的目的和效果将变得更加明显。如图I所示，本技术H桥和半H桥通用电路模块，包括四个可控功率半导体器件、四个二极管、三个双向可控开关、一个单刀双掷开关和两个电解电容；双向可控开关可以为双向可控硅、电磁继电器等。可控功率半导体器件可以为IGBT、MOSFET、SCR等。实施例I本实施例中，可控功率半导体器件为IGBT，如图I所示，四个ニ极管DfD4分别反并联在四个IGBT Tf T4的集电极和发射极之间，第一 IGBT Tl的发射极和第二 IGBT T2的集电极相连，第三IGBT T3的发射极和第四IGBT T4的集电极相连，第一 IGBT Tl的集电极和第一电解电容Cl的正极相连,第二 IGBT T2的发射极和第一电解电容Cl的负极相连,第三IGBT T3的集电极和第二电解电容C2的正极相连，第四IGBT T4的发射极和第二电解电容C2的负极相连，第一双向可控开关SI的两端分别和第一 IGBT Tl的集电极和第三IGBTT3的集电极相连，第二双向可控开关S2的两端分别和第二 IGBT T2的发射极和第四IGBTT4的发射极相连，第三双向可控开关S3的两端分别和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种H桥和半H桥通用电路模块，其特征在于，它包括四个可控功率半导体器件、四个二极管、三个双向可控开关、一个单刀双掷开关和两个电解电容；双向可控开关为双向可控硅或电磁继电器；可控功率半导体器件为IGBT、MOSFET或SCR；所述可控功率半导体器件为IGBT，所述四个二极管（D1~D4）分别反并联在四个IGBT（T1~T4）的集电极和发射极之间，第一IGBT（T1）的发射极和第二IGBT（T2）的集电极相连，第三IGBT（T3）的发射极和第四IGBT（T4）的集电极相连，第一IGBT（T1）的集电极和第一电解电容（C1）的正极相连，第二IGBT（T2）的发射极和第一电解电容（C1）的负极相连，第三IGBT（T3）的集电极和第二电解电容（C2）的正极相连，第四IGBT（T4）的发射极和第二电解电容（C2）的负极相连，第一双向可控开关（S1）的两端分别和第一IGBT（T1）的集电极和第三IGBT（T3）的集电极相连，第二双向可控开关（S2）的两端分别和第二IGBT（T2）的发射极和第四IGBT（T4）的发射极相连，第三双向可控开关（S3）的两端分别和第二IGBT（T2）的发射极和第四IGBT（T4）的集电极相连，单刀双掷开关（K1）第一开关触点（Ka）和第四IGBT（T4）的集电极相连，第二开关触点（Kb）和第四IGBT（T4）的发射极相连，第一IGBT（T1）的发射极作为第一输出端子（A），单刀双掷开关K1的刀片作为第二输出端子（B）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鹏飞，江道灼，郭捷，周月宾，梁一桥，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：