改进的三电平变换器：输入输出共地技术

"输入输出共地的三电平变换器通过引入隔直电容的概念，改进了6种不隔离的三电平变换器，实现了输入输出共地，同时保持了低开关管电压应力和减小储能电感电容的优势。以Buck三电平变换器为实例进行了分析和实验验证。" 在电力电子领域，三电平变换器因其独特的优点被广泛研究和应用。传统的三电平变换器能够降低开关器件的电压应力至输入电压的一半，从而减少了损耗和提高了效率，特别适合高电压大功率的应用。然而，不隔离的三电平变换器通常存在输入输出不共地的问题，这限制了它们在某些系统中的使用，比如需要零地电压的应用。 针对这一问题，文章提出了隔直电容的概念，通过对6种非隔离的三电平变换器（包括Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic和Zeta变换器）进行改造，成功实现了输入输出共地。这种改进不仅解决了共地问题，还保持了原有的优点，即开关管承受的电压应力仅为原型电路的一半，同时储能电感和电容得以显著减小，有助于缩小滤波元件的尺寸，提高系统的整体性能。 文章以Buck三电平变换器为例，详细阐述了隔直电容如何应用于电路中。通过分析和实验验证，证明了这种方法的有效性。在Buck三电平变换器中，隔直电容用于隔离输入和输出的直流成分，同时允许交流分量通过，从而实现共地操作。此外，这种设计还能确保在开关过程中实现零电压开关（ZVS），进一步降低了开关损耗。 脉宽调制（PWM）是控制三电平变换器工作的重要技术，它通过调整开关器件的导通时间比例来改变输出电压。交错控制则是另一种优化策略，通过多个变换器并联工作，实现负载均衡和提高系统稳定性。 输入输出共地的三电平变换器的改进为电力电子系统的设计提供了新的可能性，尤其是在需要共地操作和高效能的场合。这种技术的应用不仅限于开发板和电子技术，还可以扩展到基于ARM等微处理器的嵌入式系统，以及其他需要高电压转换和低噪声的领域。