本發(fā)明涉及一種直流-直流電能變換裝置，具體涉及適用于高壓、大功率、能量雙向流動且要求電氣隔離應用場合的一種三電平雙端有源橋直流變換裝置和控制方法。

背景技術(shù)：

隨著新能源發(fā)電、大規(guī)模儲能、電動汽車、電池管理等技術(shù)和相關(guān)應用的快速發(fā)展，具有能量雙向變換功能的直流變換器獲得了越來越多的關(guān)注，同時也提出了更高的要求，主要表現(xiàn)為更高的電壓等級、功率和電氣安全性。采用傳統(tǒng)的三電平雙向Buck/Boost變換器可以滿足電壓等級和功率的需求，但其不具有電氣隔離功能，電氣安全性無法保證；采用傳統(tǒng)的兩電平雙端有源橋，可以實現(xiàn)電氣隔離，但需要選擇高電壓定額的開關(guān)管。高壓的MOSFET開關(guān)管，通態(tài)電阻大，導通損耗大，不利于提高變換器效率；高壓的IGBT開關(guān)管，電流拖尾現(xiàn)象嚴重，限制開關(guān)頻率的提高，不利于提高功率密度；開關(guān)管串聯(lián)，需要較復雜的電路和控制來保證串聯(lián)開關(guān)管之間較好同步控制和均壓。

因此，針對高壓大功率且需要電氣隔離的應用場合，如何保證雙向直流變換器的高效、高功率密度、高可靠性和低成本是非常重要的，而且是當前電力電子領域亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種三電平雙端有源橋直流變換裝置和控制方法。本發(fā)明的帶飛跨電容的三電平雙端有源橋直流變換裝置將低電壓定額的單個開關(guān)管應用到高壓大功率且需要電氣隔離和能量雙向變換的領域，有利于提高裝置的開關(guān)頻率，降低裝置的成本和體積，并提高可靠性。本發(fā)明提出的控制方法，不僅可以實現(xiàn)三電平雙端有源橋直流變換裝置的能量實時雙向變換，而且還可以有效保證串聯(lián)開關(guān)管和飛跨電容在全負載和電壓變化范圍工況下的均壓，提高裝置的安全性和可靠性。

具體而言，本發(fā)明提供了一種三電平雙端有源橋直流變換裝置和控制方法，所述三電平雙端有源橋直流變換裝置包括：第一分壓電容C₁、第二分壓電容C₂、第三分壓電容C₃和第四分壓電容C₄、第一開關(guān)管Q₁、第二開關(guān)管Q₂、第三開關(guān)管Q₃、第四開關(guān)管Q₄、第五開關(guān)管Q₅、第六開關(guān)管Q₆、第七開關(guān)管Q₇、第八開關(guān)管Q₈、第九開關(guān)管Q₉、第十開關(guān)管Q₁₀、第十一開關(guān)管Q₁₁、第十二開關(guān)管Q₁₂、第十三開關(guān)管Q₁₃、第十四開關(guān)管Q₁₄、第十五開關(guān)管Q₁₅和第十六開關(guān)管Q₁₆、第一箝位二極管D_c1、第二箝位二極管D_c2、第三箝位二極管D_c3、第四箝位二極管D_c4、第五箝位二極管D_c5、第六箝位二極管D_c6、第七箝位二極管D_c7和第八箝位二極管D_c8、第一飛跨電容C_ss1、第二飛跨電容C_ss2、第三飛跨電容C_ss3、第四飛跨電容C_ss4、傳輸電感L_T、第一隔直電容C_b1、第二隔直電容C_b2和變壓器T，

其特征在于，第一至第四開關(guān)管Q₁～Q₄、第一箝位二極管D_c1、第二箝位二極管D_c2和第一飛跨電容C_ss1構(gòu)成第一開關(guān)管三電平橋臂；第五至第八開關(guān)管Q₅～Q₈、第三箝位二極管D_c3、第四箝位二極管D_c4和第二飛跨電容C_ss2構(gòu)成第二開關(guān)管三電平橋臂；第九至第十二開關(guān)管Q₉～Q₁₂、第五箝位二極管D_c5、第六箝位二極管D_c6和第三飛跨電容C_ss3構(gòu)成第三開關(guān)管三電平橋臂；第十三至第十六開關(guān)管Q₁₃～Q₁₆、第七箝位二極管D_c7、第八箝位二極管D_c8和第四飛跨電容C_ss4構(gòu)成第四開關(guān)管三電平橋臂。此外，所述開關(guān)管Q₁～Q₁₆均帶有自身寄生的體二極管和結(jié)電容，均并聯(lián)在開關(guān)管集電極和發(fā)射極的兩端，

進一步地，直流端U₁的正極分別連接至第一分壓電容C₁的正極、第一開關(guān)管Q₁的集電極和第五開關(guān)管Q₅的集電極，第一開關(guān)管Q₁的發(fā)射集分別連接至第二開關(guān)管Q₂的集電極、第一箝位二極管D_c1的陰極和第一飛跨電容C_ss1的正極，第五開關(guān)管Q₅的發(fā)射極分別連接至第六開關(guān)管Q₆的集電極、第三箝位二極管D_c3的陰極和第二飛跨電容C_ss2的正極，第一分壓電容C₁的負極分別連接至第二分壓電容C₂的正極、第一箝位二極管D_c1的陽極、第二箝位二極管D_c2的陰極、第三箝位二極管D_c3的陽極和第四箝位二極管D_c4的陰極，并作為U₁端的中點O₁，第二開關(guān)管Q₂的發(fā)射極分別連接至第三開關(guān)管Q₃的集電極和傳輸電感L_T的第一端，傳輸電感L_T的第二端連接至變壓器T的原邊第一端，第六開關(guān)管Q₆的發(fā)射極分別連接至第七開關(guān)管Q₇的集電極和第一隔直電容C_b1的第一端，第一隔直電容C_b1的第二端連接至變壓器T的原邊第二端，第三開關(guān)管Q₃的發(fā)射極分別連接至第四開關(guān)管Q₄的集電極、第二箝位二極管D_c2的陽極和第一飛跨電容C_ss1的負極，第七開關(guān)管Q₇的發(fā)射極分別連接至第八開關(guān)管Q₈的集電極、第四箝位二極管D_c4的陽極和第二飛跨電容C_ss2的負極，第二分壓電容C₂的負極分別連接至第四開關(guān)管Q₄的發(fā)射極和第八開關(guān)管Q₈發(fā)射極，并作為直流端U₁的負極，

變壓器T的副邊第一端分別連接至第十開關(guān)管Q₁₀的發(fā)射極和第十一開關(guān)管Q₁₁的集電極，變壓器T的副邊第二端連接至第二隔直電容C_b2的第一端，第二隔直電容C_b2的第二端分別連接至第十四開關(guān)管Q₁₄的發(fā)射極和第十五開關(guān)管Q₁₅的集電極，第十開關(guān)管Q₁₀的集電極分別連接至第九開關(guān)管Q₉的發(fā)射極、第五箝位二極管D_c5的陰極和第三飛跨電容C_ss3的正極，第十四開關(guān)管Q₁₄的集電極分別連接至第十三開關(guān)管Q₁₃的發(fā)射極、第七箝位二極管D_c7的陰極和第四飛跨電容C_ss4的正極，第九開關(guān)管Q₉的集電極和第十三開關(guān)管Q₁₃的集電極共同連接至第三分壓電容C₃的正極，并作為直流端U₂的正極，第三分壓電容C₃的負極分別連接至第四分壓電容C₄的正極、第五箝位二極管D_c5的陽極、第六箝位二極管D_c6的陰極、第七箝位二極管D_c7的陽極和第八箝位二極管D_c8的陰極，并作為直流端U₂的中點O₂，第十一開關(guān)管Q₁₁的發(fā)射極分別連接至第十二開關(guān)管Q₁₂的集電極、第六箝位二極管D_c6的陽極和第三飛跨電容C_ss3的負極，第十五開關(guān)管Q₁₅的發(fā)射極分別連接至第十六開關(guān)管Q₁₆的集電極、第八箝位二極管D_c8的陽極和第四飛跨電容C_ss4的負極，第十二開關(guān)管Q₁₂的發(fā)射極和第十六開關(guān)管Q₁₆的發(fā)射極共同連接至第四分壓電容C₄的負極，并作為U₂端的負極，

其中第一分壓電容C₁和第二分壓電容C₂的容值相等，第三分壓電容C₃和第四分壓電容C₄的容值相等，第一飛跨電容C_ss1和第二飛跨電容C_ss2的容值相等，第三飛跨電容C_ss3和第四飛跨電容C_ss4的容值相等，

所述控制方法包括下述步驟：

(1)、分別將用于控制第一至第十六開關(guān)管的控制信號G₁、G₂、……、G₁₆輸送至三電平雙端有源橋直流變換裝置中相應開關(guān)管Q₁、Q₂、……、Q₁₆，其中，控制信號G₂、G₃、G₆、G₇、G₁₀、G₁₁、G₁₄、G₁₅的導通時間固定為小于1/2開關(guān)周期的一預定時間段——固定時間T_固，控制信號G₁、G₄、G₅、G₈、G₉、G₁₂、G₁₃、G₁₆的導通時間固定為小于所述T_固的一預定時間段——T_on；

(2)、設置所述控制信號G₂、G₃、G₆、G₇、G₁₀、G₁₁、G₁₄、G₁₅使得第二開關(guān)管Q₂和第三開關(guān)管Q₃互補導通，第六開關(guān)管Q₆和第七開關(guān)管Q₇互補導通，第十開關(guān)管Q₁₀和第十一開關(guān)管Q₁₁互補導通，第十四開關(guān)管Q₁₄和第十五開關(guān)管Q₁₅互補導通；

(3)、設置所述控制信號G₁、G₂、……、G₁₆使得第一開關(guān)管Q₁、第二開關(guān)管Q₂、第七開關(guān)管Q₇和第八開關(guān)管Q₈同時導通，第三開關(guān)管Q₃、第四開關(guān)管Q₄、第五開關(guān)管Q₅和第六開關(guān)管Q₆同時導通，第九開關(guān)管Q₉、第十開關(guān)管Q₁₀、第十五開關(guān)管Q₁₅和第十六開關(guān)管Q₁₆同時導通，第十一開關(guān)管Q₁₁、第十二開關(guān)管Q₁₂、第十三開關(guān)管Q₁₃和第十四開關(guān)管Q₁₄同時導通；

(4)、設置所述控制信號G₄與G₁的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₅與G₈的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₆與G₇的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₂與G₃的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₉與G₁₂的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₁₀與G₁₁相差1/2個開關(guān)周期，G₁₃與G₁₆相差1/2個開關(guān)周期，G₁₄與G₁₅相差1/2個開關(guān)周期；

(5)、根據(jù)能量傳輸指令設置U₁端驅(qū)動控制信號和U₂端驅(qū)動控制信號的相位，并通過調(diào)節(jié)相位差或者說移相角，來調(diào)節(jié)傳輸能量的方向和大小；

(6)、當U₁端向U₂端傳輸能量，設置驅(qū)動控制信號G₁、G₂、……、G₁₆，使得G₁、G₂、G₇、G₈的上升沿固定，令G₉、G₁₀、G₁₅、G₁₆的上升沿滯后G₁、G₂、G₇、G₈上升沿一段時間，類似的，使G₃、G₄、G₅、G₆的上升沿固定，令G₁₁、G₁₂、G₁₃、G₁₄的上升沿滯后G₃、G₄、G₅、G₆上升沿一段時間，所述滯后的該段時間對應的相位定義為移相角Φ，且Φ>0，移相角Φ的正負，決定傳輸能量的方向，移相角Φ的大小則決定U₁端向U₂端傳輸能量的大小，即傳輸?shù)墓β实扔赑＝kU₁U₂T_sΦ(π-Φ)/π²L_T；

(7)、當U₂端向U₁端傳輸能量，設置驅(qū)動控制信號G₁、G₂、……、G₁₆，使得G₁、G₂、G₇、G₈的上升沿固定，令G₉、G₁₀、G₁₅、G₁₆的上升沿超前G₁、G₂、G₇、G₈上升沿一段時間，類似的，使G₃、G₄、G₅、G₆的上升沿固定，令G₁₁、G₁₂、G₁₃、G₁₄的上升沿超前G₃、G₄、G₅、G₆上升沿一段時間，超前的該段時間對應的相位同樣定義為移相角Φ，且此時Φ<0，類似的，此時移相角Φ的正負，決定了傳輸能量的方向，移相角Φ的大小則決定U₂端向U₁端傳輸能量的大小，傳輸?shù)墓β释瑯拥扔赑＝kU₁U₂T_sΦ(π-Φ)/π²L_T；

所述三電平雙端有源橋直流變換裝置和控制方法的優(yōu)點在于：

(1)可以選用低電壓定額開關(guān)管實現(xiàn)高頻電氣隔離、高壓大功率輸入、輸出且能量雙向?qū)崟r的電力變換，不僅動態(tài)性能好，還有利于降低成本，提高功率密度和可靠性；

(2)可以實現(xiàn)整個負載和電壓變化范圍工況下飛跨電容電壓、串聯(lián)開關(guān)器件和分壓電容的均壓，保證器件的安全性；

(3)可以實現(xiàn)內(nèi)外管的解耦，有利于實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，大大降低裝置的開關(guān)損耗，提高效率和電磁兼容性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的三電平雙端有源橋直流變換裝置的主電路圖；

圖2是本發(fā)明實施例采用本發(fā)明控制方法于U₁端向U₂端傳輸能量時的驅(qū)動控制信號時序圖；

圖3是本發(fā)明實施例U₁端向U₂端傳輸能量的變壓器原副邊電壓波形和傳輸電感電流波形；

圖4是本發(fā)明實施例U₂端向U₁端傳輸能量的變壓器原副邊電壓波形和傳輸電感電流波形；

圖5是本發(fā)明實施例的原副邊開關(guān)管上的電壓波形；

圖6是本發(fā)明實施例在無飛跨電容工作情況下，開關(guān)過程存在差異的模態(tài)圖；

圖7是本發(fā)明實施例在有飛跨電容工作情況下，開關(guān)過程存在差異的模態(tài)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的三電平雙端有源橋直流變換裝置的主電路圖。如圖1所示，本實施例中的三電平雙端有源橋直流變換裝置包括：第一分壓電容C₁、第二分壓電容C₂、第三分壓電容C₃和第四分壓電容C₄、第一開關(guān)管Q₁、第二開關(guān)管Q₂、第三開關(guān)管Q₃、第四開關(guān)管Q₄、第五開關(guān)管Q₅、第六開關(guān)管Q₆、第七開關(guān)管Q₇、第八開關(guān)管Q₈、第九開關(guān)管Q₉、第十開關(guān)管Q₁₀、第十一開關(guān)管Q₁₁、第十二開關(guān)管Q₁₂、第十三開關(guān)管Q₁₃、第十四開關(guān)管Q₁₄、第十五開關(guān)管Q₁₅和第十六開關(guān)管Q₁₆、第一箝位二極管D_c1、第二箝位二極管D_c2、第三箝位二極管D_c3、第四箝位二極管D_c4、第五箝位二極管D_c5、第六箝位二極管D_c6、第七箝位二極管D_c7和第八箝位二極管D_c8、第一飛跨電容C_ss1、第二飛跨電容C_ss2、第三飛跨電容C_ss3、第四飛跨電容C_ss4、傳輸電感L_T、第一隔直電容C_b1、第二隔直電容C_b2和變壓器T。其中，第一至第四開關(guān)管Q₁～Q₄、第一箝位二極管D_c1、第二箝位二極管D_c2和第一飛跨電容C_ss1構(gòu)成第一開關(guān)管三電平橋臂，第五至第八開關(guān)管Q₅～Q₈、第三箝位二極管D_c3、第四箝位二極管D_c4和第二飛跨電容C_ss2構(gòu)成第二開關(guān)管三電平橋臂，第九至第十二開關(guān)管Q₉～Q₁₂、第五箝位二極管D_c5、第六箝位二極管D_c6和第三飛跨電容C_ss3構(gòu)成第三開關(guān)管三電平橋臂，第十三至第十六開關(guān)管Q₁₃～Q₁₆、第七箝位二極管D_c7、第八箝位二極管D_c8和第四飛跨電容C_ss4構(gòu)成第四開關(guān)管三電平橋臂。此外，圖1中開關(guān)管Q₁～Q₁₆均帶有自身寄生的體二極管和結(jié)電容，均并聯(lián)在開關(guān)管集電極和發(fā)射極的兩端，而且滿足第一分壓電容C₁和第二分壓電容C₂的容值相等，第三分壓電容C₃和第四分壓電容C₄的容值相等，第一飛跨電容C_ss1和第二飛跨電容C_ss2的容值相等，第三飛跨電容C_ss3和第四飛跨電容C_ss4的容值相等。

圖2示出了本發(fā)明控制方法實施例于U₁端向U₂端傳輸能量時的驅(qū)動控制信號時序圖，其中G₁、G₂、……、G₈分別為輸送至三電平雙端有源橋直流變換裝置中原邊的開關(guān)管Q₁、Q₂、……、Q₈的驅(qū)動控制信號，G₉、G₁₀、……、G₁₆分別為輸送至三電平雙端有源橋直流變換裝置副邊的開關(guān)管Q₉、Q₁₀、……、Q₁₆的驅(qū)動控制信號，其中Q₁、Q₄、Q₅、Q₈、Q₉、Q₁₂、Q₁₃、Q₁₆定義為外管，Q₂、Q₃、Q₆、Q₇、Q₁₀、Q₁₁、Q₁₄、Q₁₅定義為內(nèi)管。從圖中可以看到，所有開關(guān)管驅(qū)動控制信號的開關(guān)周期相同，且所有內(nèi)管驅(qū)動控制信號G₂、G₃、G₆、G₇、G₁₀、G₁₁、G₁₄、G₁₅的導通時間都固定為T_固，所有外管驅(qū)動控制信號G₁、G₄、G₅、G₈、G₉、G₁₂、G₁₃、G₁₆的導通時間都固定為T_on，且滿足T_on<T_固。圖5所示驅(qū)動控制信號中，G₂與G₃互補導通，即G₂為高電平時，G₃必為低電平，G₂為低電平時，G₃必為高電平，不存在G₂和G₃同為高電平的時間，類似的，G₆與G₇互補導通，G₁₀與G₁₁互補導通，G₁₄和G₁₅互補導通，且還需滿足G₄與G₁的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₅與G₈的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₆與G₇的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₂與G₃的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₉與G₁₂的開通時刻相差1/2個開關(guān)周期，G₁₀與G₁₁相差1/2個開關(guān)周期，G₁₃與G₁₆相差1/2個開關(guān)周期，G₁₄與G₁₅相差1/2個開關(guān)周期。此外，驅(qū)動控制信號G₁、G₂、……、G₁₆還滿足，G₁、G₂、G₇、G₈同時開通，即上升沿重合，類似的，驅(qū)動控制信號G₃、G₄、G₅、G₆為同時開通，G₉、G₁₀、G₁₅、G₁₆為同時開通，G₉、G₁₀、G₁₅、G₁₆為同時開通，G₁₁、G₁₂、G₁₃、G₁₄為同時開通。為了實現(xiàn)U₁端向U₂端傳輸能量，圖2中驅(qū)動控制信號滿足G₉、G₁₀、G₁₅、G₁₆的上升沿滯后G₁、G₂、G₇、G₈上升沿一段時間，G₁₁、G₁₂、G₁₃、G₁₄的上升沿滯后G₃、G₄、G₅、G₆上升沿一段時間，所述滯后時間對應的相位為移相角Φ，且Φ>0。如果要實現(xiàn)U₂端向U₁端傳輸能量，只需設置驅(qū)動控制信號滿足G₉、G₁₀、G₁₅、G₁₆的上升沿超前G₁、G₂、G₇、G₈上升沿一段時間，G₁₁、G₁₂、G₁₃、G₁₄的上升沿超前G₃、G₄、G₅、G₆上升沿一段時間，超前的該段時間對應的相位同樣為移相角Φ，且此時Φ<0。可以看出，移相角Φ的正負，決定了傳輸能量的方向，移相角Φ的大小則決定U₂端向U₁端傳輸能量的大小，傳輸?shù)墓β实扔赑＝kU₁U₂T_sΦ(π-Φ)/π²L_T。

圖3是本發(fā)明在圖2所示驅(qū)動控制信號下U₁端向U₂端傳輸能量的仿真波形，其中V_pri為變壓器原邊電壓波形，V_sec為變壓器副邊電壓波形，i_LT為傳輸電感電流波形。

下面結(jié)合圖3，簡要介紹本實施例的工作過程。t₀時刻之前，原邊開關(guān)管Q₃、Q₄、Q₅、Q₆導通，副邊開關(guān)管Q₁₁、Q₁₂、Q₁₃、Q₁₄導通，變壓器原邊電壓和副邊電壓分別為-U₁和-U₂，兩邊的電壓差(-U₁)-(-U₂)加在傳輸電感L_T兩端，由于實施例中U₁和U₂相等，電感L_T電流基本保持不變；t₀時刻，原邊開關(guān)管外管Q₄、Q₅關(guān)斷，其關(guān)斷電壓充電至U₁/2即被箝位二極管D_c3和D_c2箝位，保證其動態(tài)均壓，且此時飛跨電容會完成Q₁、Q₈結(jié)電容電荷的抽取，為后續(xù)零電壓開通做好準備。此外，該過程中電感電流經(jīng)變壓器T、開關(guān)管Q₃、箝位二極管D_c2、箝位二極管D_c3、開關(guān)管Q₆續(xù)流，原邊電壓為零，加在電感L_T上的電壓為U₂，電感電流線性減小；t₁時刻，原邊開關(guān)管Q₆、Q₃關(guān)斷(死區(qū)時間內(nèi)實現(xiàn)Q₂、Q₇的結(jié)電容能量轉(zhuǎn)移)，Q₁、Q₂、Q₇、Q₈開通，變壓器原邊電壓為U₁，加在電感L_T上的電壓為U₁-(-U₂)＝U₁+U₂，電感L_T電流繼續(xù)減小到零，并反向線性增加；t₂時刻，副邊開關(guān)管Q₁₂、Q₁₃關(guān)斷，該工況與原邊外管Q₄、Q₅關(guān)斷時工作過程類似，電感L_T電流也是經(jīng)變壓器T、開關(guān)管Q₁₁、箝位二極管D_c6、箝位二極管D_c7、開關(guān)管Q₁₄續(xù)流，此時加在電感L_T上的電壓為U₁，電感電流繼續(xù)線性增加；t₃時刻，副邊開關(guān)管Q₁₁、Q₁₄關(guān)斷，Q₉、Q₁₀、Q₁₅、Q₁₆開通，變壓器副邊電壓為U₂，此時加在電感L_T上的電壓為U₁-U₂，由于U₁和U₂相等，電感電流基本保持不變；t₄時刻，原邊開關(guān)管外管Q₁、Q₈關(guān)斷，裝置開始重復另外半個周波的上述過程。圖3中U₁端變壓器電壓V_pri與傳輸電感電流i_LT的方向一致，因此可以看出功率的傳輸方向為U₁端向U₂端傳輸能量。

圖4是本發(fā)明U₂端向U₁端傳輸能量下的仿真波形，其中V_pri為變壓器原邊電壓波形，V_sec為變壓器副邊電壓波形，i_LT為傳輸電感電流波形。可以看出，和圖3不同之處在于副邊電壓V_sec此時超前于原邊電壓V_pri，這意味著該相位決定了能量的傳輸方向，相位的大小則決定了傳輸功率的大小。從圖4中U₁端變壓器電壓V_pri與傳輸電感電流i_LT的方向相反也可以看出，此時傳輸功率的方向為U₂端向U₁端傳輸能量。

圖5是本發(fā)明在U₁端向U₂端傳輸能量情況下原邊開關(guān)管和副邊開關(guān)管的端電壓波形。其中V_Q1和V_Q2分別是原邊開關(guān)管Q₁和Q₂上的電壓波形，V_Q9和V_Q10分別是副邊開關(guān)管Q₉和Q₁₀上的電壓波形，可以看出，串聯(lián)開關(guān)管能很好地實現(xiàn)均壓。

圖6是本發(fā)明在U₁端向U₂端傳輸能量情況下，無飛跨電容時因開關(guān)時刻差異產(chǎn)生的模態(tài)圖。具體為：之前時刻Q₁、Q₂、Q₇、Q₈開通，因開關(guān)時刻差異Q₈較Q₁提前關(guān)斷(理想情況下為同時關(guān)斷)，此時分壓電容C₁需經(jīng)開關(guān)管Q₁、Q₂、Q₇、電感L_T、變壓器T、隔直電容C_b1和箝位二極管D_c4放電，如圖中含箭頭虛線所示，這樣C₁和C₂就存在能量不平衡的情況，其中點電壓將會產(chǎn)生偏移，兩個電容上的電壓將不一致，進一步會造成開關(guān)管的不均壓，損壞開關(guān)管。

圖7是本發(fā)明在U₁端向U₂端傳輸能量情況下，帶飛跨電容時因開關(guān)時刻差異產(chǎn)生的模態(tài)圖。由于飛跨電容的引入，其一方面可以對中點電壓進行箝位，另一方面分流了電感L_T的大部分電流，即電流不經(jīng)分壓電容C₁，C₁和C₂的能量依然維持平衡，這意味著飛跨電容對中點電壓存在主動均壓的作用。

本發(fā)明的實施例參數(shù)如下：電壓U₁＝900VDC；電壓U₂＝900VDC；輸出電流I_o＝90A；分壓電容C₁＝C_in2＝1450μF；分壓電容C₃＝C₄＝1450μF；變壓器T的變比為1：1；諧振電感L_r＝65μH；隔直電容C_b1＝150μF；隔直電容C_b2＝150μF；飛跨電容C_ss1＝C_ss2＝C_ss3＝C_ss4＝4μF；開關(guān)管Q₁～Q₁₆皆為IGBT；箝位二極管D_c1～D_c8皆為快恢復二極管；開關(guān)頻率f_s＝10kHz；開關(guān)周期T_s＝100μs。