本发明涉及一种两电平整流器，具体涉及一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器。
背景技术：
1、在现代电力电子技术中，整流器作为连接交流电源和直流负载的重要装置，已被广泛应用于各类电气设备和系统中。传统的全控整流器，如晶闸管(scr)和绝缘栅双极晶体管(igbt)等，虽然能够实现精确的输出控制，但其控制电路相对复杂。此外，传统的二极管整流器在整流效率和电源因数方面存在不足。为了解决这些问题，研究人员开始探讨半控技术的应用，尤其是将二极管与可控硅等元件相结合，以实现更高的性能和灵活性。
2、随着对电能质量和能效要求的不断提高，通过合理配置半控二极管和可控元件，形成多个可调节的电力转换路径。这种混合结构不仅可以提高整流器的工作效率，还能有效降低谐波和电能损耗。在实际应用中，该整流器可以实现对负载波形的精准控制，提升电能质量，并满足各种负载的需求，尤其是在光伏发电、风能发电以及其他可再生能源的接入中。
技术实现思路
1、本发明提出一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，该整流器结合了半控二极管和可控元件的特点，使得在低负载情况下也能保持较高的转换效率。同时该整流器能够在负载变化时快速响应，保持稳定的直流输出电压，适用于对动态性能要求较高的应用场景。
2、本发明采取的技术方案为：
3、一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，该整流器包括：
4、不控二极管整流桥臂d1～d4、二极管d5～d10、电感l、电感l1、电感l2、开关管s1、开关管s2、开关管sa、电容c、电阻r；
5、交流电源vin的一侧接地，交流电源vin的另一侧分别连接二极管d1的阳极、二极管d2的阴极、电感l的一端；
6、电感l的另一端分别连接二极管d5的阳极、二极管d6的阴极，其连接节点构成节点a；
7、二极管d1的阴极、二极管d3的阴极均连接电感l1的一端；二极管d2的阳极、二极管d4的阳极均连接电感l2的一端；
8、二极管d5的阴极分别连接二极管d7的阳极、开关管s1的漏极；二极管d6的阳极分别连接二极管d8的阴极、开关管s2的源极；
9、开关管s1的源极、开关管s2的漏极均连接交流电源vin的另一侧并接地，其连接节点构成节点n；
10、电感l1的另一端分别连接二极管d9的阳极、开关管sa的漏极；
11、二极管d7的阴极分别连接二极管d9的阴极、电容c的一端、负载r的一端；
12、电感l2的另一端分别连接二极管d10的阴极、开关管sa的源极；
13、二极管d8的阳极分别连接二极管d10的阳极、电容c的另一端、负载r的另一端。
14、所述二极管d1～d4连接构成不控整流电路。
15、所述二极管d5～d8、功率开关管s1、s2连接构成二极管钳位双向开关。
16、所述二极管d5、d6构成一组二极管钳位桥臂。
17、单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，包括4种工作模态：
18、模态1：开关管s1导通，开关管s2关断，电流流经电感l，二极管d5，开关管s1后返回交流电源vin；此时交流电源vin向电感l充电储能，电感电流线性增加，负载r由电容c供电，电压uan＝0；
19、模态2：开关管s1、s2关断，电流流经电感l，二极管d5，二极管d7，电容c，二极管d8，开关管s2的续流二极管后返回交流电源vin；此时电感l与交流电源vin同时向电容c充电，电感电流线性减小，电压uan＝+vo；
20、模态3：开关管s2导通，开关管s1关断，电流流经开关管s2，二极管d6，电感l后返回交流电源vin；此时交流电源vin向电感l充电储能，电感电流线性增加，负载r由电容c供电，电压uan＝0；
21、模态4：开关管s1、s2关断，电流流经开关管s1的续流二极管，二极管d7，电容c，二极管d8，二极管d6，电感l后返回交流电源vin；此时交流电源vin与电感l向电容c充电，电感电流线性减小，电压uan＝-vo。
22、使用二极管d9、d10能够让电容c的电流仅向负载r流动，保证功率的单相流通；同时模态切换过程中，用作升压钳位二极管。
23、4种工作模态中，电容电压vc＝vo。
24、本发明一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，技术效果如下：
25、1)、本发明一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，相比于传统的两电平变换器，负载功率由两个整流器承担，有效减小了器件的定额与损耗，电路的效率和功率密度大大提高，适用于对动态性能要求较高的应用场景。
26、2)、本发明一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，采用二极管钳位结构可以有效地限制过电压对电路的影响，保护下游组件免受冲击，提高系统的安全性。同时可以减少对复杂保护电路的需求，从而简化设计，提高系统的可靠性和可维护性。
27、3)、本发明一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，采用单相半控二极管钳位桥臂混合两电平结构，可以忽略电路环流问题，灵活分配整流器的功率配比，使电路满足高功率因数、低谐波畸变率、高可靠性特点。同时结合了半控二极管和可控元件的特点，使得在低负载情况下也能保持较高的转换效率。
1.一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，其特征在于，该整流器包括：
2.根据权利要求1所述一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，其特征在于：
3.根据权利要求1所述一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，其特征在于：所述二极管d5～d8、功率开关管s1、s2连接构成二极管钳位双向开关。
4.根据权利要求1所述一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，其特征在于：所述二极管d5、d6构成一组二极管钳位桥臂。
5.根据权利要求1～4所述任意一项单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，其特征在于：包括4种工作模态：
6.根据权利要求5所述一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，其特征在于：使用二极管d9、d10能够让电容c的电流仅向负载r流动，保证功率的单相流通；同时模态切换过程中，用作升压钳位二极管。
7.根据权利要求5所述一种单相半控二极管钳位桥臂混合两电平整流器，其特征在于：4种工作模态中，电容电压vc＝vo。
