三电平串联谐振变换器内外管均压方法

王伟; 李彬彬; 宋昕哲; 杨冬梅; 周少泽; 韦徵

doi:10.7500/AEPS20230924003

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三电平串联谐振变换器内外管均压方法

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 三电平串联谐振变换器内外管均压方法
- Voltage Balancing Method for Inner and Outer Switches of Three-level Series Resonant Converter
- 电力系统自动化 2024年48卷第23期页码：188-196
- 作者机构：
  
  1.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏省南京市 211106
  2.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江省哈尔滨市 150001
- 作者简介：
  
  王伟(1976—)，男，博士，教授级高级工程师，主要研究方向：新能源分析及装置开发。E-mail：wangwei@sgepri.sgcc.com.cn
  李彬彬(1989—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：柔性直流输电技术、可再生能源发电技术、模块化多电平技术等。E-mail：libinbin@hit.edu.cn
  宋昕哲（1998—），男，硕士研究生，主要研究方向：新能源并网及控制。E-mail：2623387153@qq.com
- 基金信息：
  
  黑龙江省优秀青年科学基金资助项目(YQ2023E019);国电南瑞科技股份有限公司科技项目(2022081101069)
- DOI：10.7500/AEPS20230924003
  中图分类号：
- 收稿：2023-09-24，
  
  修回：2024-02-16，
  
  网络出版：2024-05-15，
  
  纸质出版：2024-12-10
- 稿件说明：
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王伟,李彬彬,宋昕哲等.三电平串联谐振变换器内外管均压方法[J].电力系统自动化,2024,48(23):188-196.

WANG Wei,LI Binbin,SONG Xinzhe,et al.Voltage Balancing Method for Inner and Outer Switches of Three-level Series Resonant Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(23):188-196.
王伟,李彬彬,宋昕哲等.三电平串联谐振变换器内外管均压方法[J].电力系统自动化,2024,48(23):188-196. DOI： 10.7500/AEPS20230924003.

WANG Wei,LI Binbin,SONG Xinzhe,et al.Voltage Balancing Method for Inner and Outer Switches of Three-level Series Resonant Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(23):188-196. DOI： 10.7500/AEPS20230924003.

摘要

三电平串联谐振变换器凭借其三电平半桥结构，具有显著减少功率模块数目进而降低成本的优势，被广泛应用于直流变压器。然而，当三电平串联谐振变换器工作在功率反向传输模式时，换流过程中内外管结电容充电电流不一致会导致开关器件不均压，器件存在过压损坏风险。针对该问题，文中分析了功率反向传输模式下三电平内外管不均压的产生机理，据此提出了在内管两端并联辅助电容的无源均压方法，给出了辅助电容的参数设计方法。进一步

提出了控制内外管时序的有源均压方法，推导得出了内外管时序设计依据。最后，通过75 kW实验平台验证了理论分析的正确性及所提方法的可行性。

Abstract

With a three-level half-bridge structure

the three-level series resonant converter (TL-SRC) has the advantage of significantly reducing the number of power modules and thus reducing the cost

so it is widely used in DC transformers. However

when the TL-SRC operates in the power reverse transmission mode

the inconsistent charging current of the junction capacitors of the inner and outer switches may cause a voltage imbalance of the switching devices

which brings the risk of overvoltage damage to the devices. To solve this problem

this paper analyzes the mechanism of voltage imbalance of the three-level inner and outer switches in the power reverse transmission mode. Based on the mechanism

a passive voltage balancing method with parallel auxiliary capacitors at both ends of the inner switch is proposed

and the parameter design method of auxiliary capacitors is given. Further

an active voltage balancing method for controlling the timing of the inner and outer switches is proposed

and the basis for designing the timing of the inner and outer switches is derived. Finally

the correctness of the theoretical analysis and the feasibility of the proposed method are verified on a 75 kW experimental platform.

关键词

Keywords

references

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