三电平半桥电压平衡器

张先进 龚春英

（南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室 南京 210016）

1 引言

随着新能源的发展，微型直流电网分布式供电系统必将得到应用[1-7]。在微型直流电网中通常采用两根直流输电线，只存在一个直流电压。在微型直流电网中应用中，会有各种形式的负载通过相应的功率变换器接入微型直流电网。对于半桥结构或三电平结构等变换器要求输入中点电压平衡，否则无法达到预期性能[8-11]。为了满足微型直流电网中各种变换器对输入电压的要求，客观上需要在微型直流电网中构造一个中线。因此，直接在微型直流电网进入用户端处通过独立的电压平衡器[6,7]构造一根中线，以三根线进入用户端，不但满足微型直流电网的可靠性、灵活性，而且即使某个电压平衡器出现故障也不影响微型直流电网中其他电压平衡器工作。

为了降低功率器件电压应力，三电平以及多电平功率变换器得到了广泛的研究[12-14]。本文结合电压平衡器和三电平功率变换器特点，研究三电平半桥电压平衡器。为了实现功率开关管工作在三电平状态，同时提出了一种功率开关管提前开通、滞后关断的控制策略，并对该控制策略进行详细地分析。最后在原理样机上进行了实验验证。实验结果表明三电平衡半桥电压平衡器能够很好实现三电平工作状态和输出电压平衡的目的。

2 三电平半桥电压平衡器电路拓扑和原理分析

在两电平半桥电压平衡变换器基础之上，引入三电平结构，提出了如图1所示三电平半桥电压平衡器。……