[发明专利]一种带耦合电感的多电平变换器拓扑

说明书

本发明公开了一种带耦合电感的多电平变换器拓扑，包括根据接收到的控制指令使自身处于7种工作模态之一的桥臂，所述桥臂包括第一、第二桥式单元、第一、第二续流二极管、第一耦合电感，桥式单元设有节点G和节点H，第一桥式单元的节点H通过第一耦合电感与第二桥式单元的节点G连接，所述第二桥式单元的节点G通过第一续流二极管与所述第一桥式单元的节点G连接，所述第二桥式单元的节点H通过第二续流二极管与所述第一桥式单元的节点H连接，所述第一耦合电感的中点设有用于接负载的输出端。相对于现有技术，本发明创造可至多输出13种电平，利用该13种电平去逼近正弦波形，可有效降低THD值，提高输出波形质量。

技术领域

本发明涉及电能转换的技术领域，特别涉及一种带耦合电感的多电平变换器拓扑。

背景技术

近年来，由于多电平变换器技术可以降低输出电压或电流中的高频谐波含量，进而降低输出滤波电感器的体积与成本，因此可以产生多电平输出的技术越来越受到关注。随着大容量、新能源、特殊环境电能变换技术，特别是近年来流行的电力电子变压器、正弦交流调压器、交流斩波器和柔性交流输电系统(FACTS)的发展，能源处理系统对电力电子变换器的性能、稳定性以及成本要求也日益苛刻，传统多电平变换器要求输出较多电压电平数时往往要使用较多的功率器件进行控制，从而增加了系统复杂程度的同时提高了系统成本。

因此如何用较少的功率器件得到输出较多电压电平的多电平变换器一直是行业内研究的方向。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了解决了现有技术中多电平变换器拓扑使用器件多，输出电平数少等问题。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种带耦合电感的多电平变换器拓扑，包括：根据接收到的控制指令使自身处于7种工作模态之一的桥臂，所述桥臂包括第一、第二桥式单元、第一、第二续流二极管、第一耦合电感，所述第一、第二桥式单元均设有节点G和节点H，第一桥式单元的节点H通过第一耦合电感与第二桥式单元的节点G连接，所述第二桥式单元的节点G通过第一续流二极管与所述第一桥式单元的节点G连接，所述第二桥式单元的节点H通过第二续流二极管与所述第一桥式单元的节点H连接，所述第一耦合电感的中点设有用于接负载的输出端。

进一步，桥式单元包括第一、第二、第三功率开关管、第一二极管、第一模块电源，第一功率开关管的发射极分别连接模块电源的正极、第二功率开关管的集电极，所述第一功率开关管的集电极连接第三功率开关管的集电极，所述第二功率开关管的发射极连接第一二极管的负极，所述第三功率开关管的发射极分别连接第一二极管的正极、模块电源的负极，所述节点G位于所述第一功率开关管的集电极与第三功率开关管的集电极之间，所述节点H位于所述第二功率开关管的发射极与第一二极管的负极之间。

进一步，还包括滤波电感，所述滤波电感与所述用于接负载的输出端连接。

本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明创造可至多输出13种电平，利用该13种电平去逼近正弦波形，可有效降低THD值，提高输出波形质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是实施例1中带耦合电感的多电平变换器拓扑结构示意图；

图2是第一桥臂的工作模态1的工作状态图；

图3是第一桥臂的工作模态2的工作状态图；

图4是第一桥臂的工作模态3的工作状态图；

图5是第一桥臂的工作模态4的工作状态图；

图6是第一桥臂的工作模态5的工作状态图；