[发明专利]基于混合模块的隔离型模块化多电平变换器拓扑结构

权利要求书

1.基于混合模块的隔离型模块化多电平变换器拓扑结构，其特征在于：包括变换器，所述变换器包括三个相单元相互并联在高压直流侧端口_，每个相单元由上下两个桥臂组成，从每相上下桥臂的连接点引出后串联一个滤波电感为高压交流侧端口，每个桥臂由x个单级式隔离型斩波子模块，y个单级式隔离型全桥子模块和一个桥臂电抗器组成；

所述单级式隔离型斩波子模块包括前级H桥、后级H桥和 钳位电路，所述前级H桥由四个主动开关管组成，且各个开关管的集电极与反并联二极管阴极相连接，发射极与反并联二极管的阳极相连接；

四个开关管分别为第十七开关管、第十八开关管、第十九开关管、第二十开关管，其中，第十七开关管的发射极与第十九开关管的集电极相连接并引出与第一高频变压器一次侧的E端相连接；第十八开关管的发射极与第二十开关管的集电极相连接并引出与第一高频变压器一次侧的F端相连接；第十七开关管和第十八开关管的集电极相连，第十九开关管和第二十开关管的发射极相连，第十七开关管和第十八开关管的集电极与第十九开关管和第二十开关管的发射极分别再与低压侧电容的正负两极相并联；

所述后级H桥包括四个主动开关管第二十一开关管、第二十二开关管、第二十三开关管、第二十四开关管；

各个主动开关管的集电极分别与反并联二极管的阴极相连接，发射极分别与反并联二极管的阳极相连接；第二十一开关管的发射极和第二十三开关管的集电极相连并作为第一高频变压器二次侧的G端，第二十二开关管的发射极和第二十四开关管的集电极相连作为第一高频变压二次侧的另一端H端；第二十一开关管与第二十二开关管的集电极相连并作为单级式隔离型斩波子模块后级部分的正极；第二十三开关管与第二十四开关管的发射极相连并作为子模块后级部分的负极；

所述钳位电路包括第九二极管，第十二极管，第十一二极管，第十二二极管、第三电容和第三电阻，第九二极管的阳极与第十一二极管的阴极相连接并接入到第一高频变压器二次侧的G端；第十二极管的阳极与第十二二极管的阴极相连接并接入到第一高频变压器的二次侧的H端；第九二极管、第十二极管的阴极和第十一二极管、第十二二极管的阳极分别再与第三电容和第三电阻的正负两端相并联；

所述单级式隔离型全桥子模块包括上单级式隔离型斩波子模块和下单级式隔离型斩波子模块，上单级式隔离型斩波子模块和下单级式隔离型斩波子模块前级并联，后级反接串联，上单级式隔离型斩波子模块和下单级式隔离型斩波子模块均包括前级H桥、后级H桥和钳位电路；

所述上单级式隔离型斩波子模块的前级H桥包括四个开关管，四个开关管分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，第一开关管与第三开关管串联，第二开关管与第四开关管串联，两个串联桥臂并联，第一开关管的集电极和第二开关管的集电极的相连作为主动H桥的正极端口，第三开关管的发射极和第四开关管的发射极相连作为该主动H桥的负极端口；第一开关管的发射极和第三开关管的集电极相连后与第二高频变压器的一次侧端口连接，第二开关管的发射极和第四开关管的集电极相连后与第二高频变压器的一次侧另一端口连接；

所述上单级式隔离型斩波子模块的后级H桥包括第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管，第五开关管与第七开关管串联，第六开关管与第八开关管串联，第五开关管的集电极和第六开关管的集电极相连作为该H桥的正极端口，第七开关管的发射极和第八开关管的发射极相连作为该H桥的负极端口，第五开关管的发射极和第七开关管的集电极相连后与第二高频变压器二次侧端口I连接，第六开关管的发射极和第八开关管的集电极相连后与第二高频变压器二次侧的另一端口J连接；

所述上单级式隔离型斩波子模块的钳位电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容和第一电阻，第一二极管的阳极与第三二极管的阴极相连接并接入到第二高频变压器二次侧的I端，第二二极管的阳极和第四二极管的阴极相连并接入到第二高频变压器二次侧的J端，上单级式隔离型斩波子模块的钳位电路第一二极管、第二二极管的阴极相连，第三二极管、第四二极管的阳极相连，第一、二二极管阴极，第三、四二极管阳极分别再与第一电容和第一电阻正负极两端并联；

所述下单级式隔离型斩波子模块的前级H桥包括四个开关管，四个开关管分别为第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管，第九开关管与第十一开关管串联，第十开关管与第十二开关管串联，两个串联桥臂并联，第九开关管的集电极和第十开关管的集电极的相连作为该主动H桥的正极端口，第十一开关管的发射极和第十二开关管的发射极相连作为该主动H桥的负极端口；第九开关管的发射极和第十一开关管的集电极相连后与第三高频变压器的一次侧端口连接，第十开关管的发射极和第十二开关管的集电极相连后与第三高频变压器的一次侧另一端口连接；

所述下单级式隔离型斩波子模块的后级H桥包括第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管和第十六开关管，第十三开关管与第十五开关管串联，第十四开关管与第十六开关管串联，第十三开关管的集电极和第十四开关管的集电极相连作为该H桥的正极端口，第十五开关管的发射极和第十六开关管的发射极相连作为该H桥的负极端口，第十三开关管的发射极和第十五开关管的集电极相连与第三高频变压器二次侧端口M连接，第十四开关管的发射极和第十六开关管的集电极与第三高频变压器二次侧的另一端口N连接；

所述下单级式隔离型斩波子模块的钳位电路包括第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第二电容和第二电阻，第五二极管的阳极与第七二极管的阴极相连接并接入到第三高频变压器二次侧的M端，第六二极管的阳极和第八二极管的阴极相连并接入到第三高频变压器二次侧的N端，下单级式隔离型斩波子模块的钳位电路第五二极管、第六二极管的阴极相连，第七二极管、第八二极管的阳极相连，第五、六二极管阴极，第七、八二极管阳极分别再与第二电容和第二电阻正负极两端并联；

混合模块级联结构的中压直流侧电压为

中压交流侧电压为

若调整ICC和与IBC模块的数量x与y即可获得中压侧交直流电压任意配比。