[发明专利]变流器拓扑单元与变流器装置

说明书

本申请涉及一种变流器拓扑单元与变流器装置。变流器拓扑单元包括第一电容、第二电容、第一开关器件、第二开关器件，第一电阻和单相桥臂电路，其中单相桥臂电路包括第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件、第九开关器件、第十开关器件、第三电容、第一二极管和第二二极管。上述变流器拓扑单元与变流器装置可以处于停机状态、交流电源给三个电容充电、交流电源给第一电容充电、交流电源给第二电容充电及待机状态，使得第三电容电压优先于第一和第二电容的电压达到设定值，使控制三个电容充电电压的各个开关器件的电压应力均不高于正常运行时的电压应力，延长各开关器件的使用寿命，提高可靠性。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种变流器拓扑单元与变流器装置。

背景技术

双向交直流变换器是一种将直流电能转换成交流电能或者将交流电能转换成直流电能的变换器。随着社会的不断发展和进步，人类对能源的需求日益增加，光伏、储能等新能源在能源比重占比也越来越大。作为其核心，光伏直流变换器及储能变流器在近年的市场竞争中也越来越激烈。为了满足市场需求，越来越多的多电平交直流变换器推入市场。

目前市场上的多电平交直流变换器在正常运行中主开关管的电压应力大，在运行的前几个周期的电压应力将近似等于母线电压，主开关管很可能由于电压过高而击穿，使用寿命短，可靠性低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的多电平交直流变换器可靠性低的问题，提供一种变流器拓扑单元与变流器装置。

一种变流器拓扑单元，包括第一电容、第二电容、第一开关器件、第二开关器件，第一电阻和单相桥臂电路，所述单相桥臂电路包括第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件、第九开关器件、第十开关器件、第三电容、第一二极管和第二二极管；

其中，所述第一电容、所述第七开关器件、所述第三开关器件、所述第四开关器件、所述第九开关器件和所述第二电容依次连接，所述第一电容与所述第二电容之间的电路中点作为第一连接端，所述第三开关器件与所述第四开关器件的公共连接端作为交流端，所述第七开关器件与所述第三开关器件的公共连接端作为第二连接端，所述第四开关器件与所述第九开关器件的公共连接端作为第三连接端，所述第三电容一端连接所述第二连接端，另一端连接所述第三连接端；

所述第六开关器件连接所述第八开关器件，所述第六开关器件与所述第八开关器件的公共连接端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接所述第一连接端，所述第一二极管的阳极为所述单相桥臂电路的输入端，所述第六开关器件未连接所述第八开关器件的一端连接所述第二连接端，所述第八开关器件未连接所述第六开关器件的一端连接所述第三连接端；

所述第十开关器件连接所述第五开关器件，所述第十开关器件与所述第五开关器件的公共连接端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述第一连接端，所述第十开关器件未连接所述第五开关器件的一端连接所述第二连接端，所述第五开关器件未连接所述第十开关器件的一端连接所述第三连接端；

所述第二开关器件连接所述第一电阻，所述第二开关器件未连接所述第一电阻的一端连接所述交流端，所述第一电阻未连接所述第二开关器件的一端连接交流电源，所述第二开关器件一端连接所述交流端，另一端连接所述交流电源；

所述变流器拓扑单元工作在五个工作模态，分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态和第五工作模态，当所述变流器拓扑单元工作在所述第一工作模态时，所述变流器拓扑单元处于停机状态；当所述变流器拓扑单元工作在第二工作模态时，所述交流电源给所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容充电；当所述变流器拓扑单元工作在所述第三工作模态时，所述交流电源给所述第一电容充电；当所述变流器拓扑单元工作在所述第四工作模态时，所述交流电源给所述第二电容充电；当所述变流器拓扑单元工作在所述第五工作模态时，所述变流器拓扑单元处于待机状态。