[发明专利]由高频切换开关控制产生工频交流电的多电平逆变系统

权利要求书

1.一种由高频切换开关控制产生工频交流电的多电平逆变系统，其特征在于，包括：

在具有第一频率的控制信号的驱动下产生多电平输出电压的桥臂；以及

在具有第二频率的控制信号的驱动下切换所述多电平输出电压的电压参考基准的输出级；

其中：

所述第二频率低于所述第一频率；

在所述多电平逆变系统输出的交流电的每个周期的第一个半周期，由所述输出级将所述桥臂切换到以第一电位作为电压参考基准并由所述桥臂产生所述多电平输出电压，藉此由一系列的所述多电平输出电压合成按正弦波规律变化的第一个半周期的波形；以及

在所述多电平逆变系统输出的交流电的每个周期的第二个半周期，由所述输出级将所述桥臂切换到以第二电位作为电压参考基准并由所述桥臂产生所述多电平输出电压，藉此由一系列的所述多电平输出电压合成按正弦波规律变化的第二个半周期的波形；

所述交流电的任意一个完整周期包括所述的第一个和第二个半周期；

第二电位大于第一电位；

所述第一个半周期的波形相对于第一电位呈现为正向脉动变化；

所述第二个半周期的波形相对于第二电位呈现为负向脉动变化；以及

所述交流电的任意一个完整周期包括视为正的半个周期的所述第一个半周期和视为负的半个周期的所述第二个半周期；

所述第一个半周期的波形的曲线从相对第一电位的过零点逐步增加到交流电正向脉动电压的正弦波最大值，并从相对第一电位的峰值逐步降低到过零点的零值；

所述第二个半周期的波形的曲线从相对第二电位的过零点逐步降低到交流电负向脉动电压的正弦波最谷值，并从相对第二电位的谷值逐步增加到过零点的零值。

2.根据权利要求1所述的由高频切换开关控制产生工频交流电的多电平逆变系统，其特征在于：

所述桥臂至少包括串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的第一和第二组开关，由具有第一频率的控制信号驱动所述第一和第二组开关；

其中所述第一输入端具有第二电位且所述第二输入端具有第一电位；以及

所述第一组开关中任意相邻的一对开关间的互连节点与所述第二组开关中相对应的一对相邻开关间的互连节点之间设置有一个或者多个电容。

3.根据权利要求1所述的由高频切换开关控制产生工频交流电的多电平逆变系统，其特征在于：

所述桥臂至少包括串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的第一组开关和第一组二极管；

所述第一组开关中任意相邻的一对开关间的互连节点与所述第一组二极管中相对应的一对相邻二极管间的互连节点之间设置有一个或者多个电容；和/或

所述桥臂至少包括串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的第二组二极管和第二组开关；

所述第二组二极管中任意相邻的一对二极管间的互连节点与所述第二组开关中相对应的一对相邻开关间的互连节点之间设置有一个或者多个电容；

其中具有第一频率的控制信号驱动所述第一组开关和/或第二组开关，以及所述第一输入端具有第二电位且所述第二输入端具有第一电位。

4.根据权利要求1所述的由高频切换开关控制产生工频交流电的多电平逆变系统，其特征在于：

所述输出级包括串联连接在第一和第二输入端之间的由具有第二频率的控制信号驱动的第一和第二控制开关；

其中所述第一输入端设为具有第二电位且所述第二输入端设为具有第一电位；

在所述桥臂用于输出所述多电平输出电压的第一中间节点与所述输出级的第一和第二控制开关间互连处的第二中间节点之间输出所述交流电。

5.根据权利要求4所述的由高频切换开关控制产生工频交流电的多电平逆变系统，其特征在于：

在所述交流电的正弦波的第一个半周期的期间，第一控制开关处于关断状态而第二控制开关处于接通状态，则所述输出级的第二中间节点切换至耦合到所述桥臂的接收直流输入电压的第二输入端；以及

在所述交流电的正弦波的第二个半周期的期间，第一控制开关处于接通状态而第二控制开关处于关断状态，则所述输出级的第二中间节点切换至耦合到所述桥臂的接收直流输入电压的第一输入端。