[发明专利]多电平功率转换器电路

说明书

本发明涉及但不限于电力电子和非线性控制领域，并且特别地涉及级联桥类型的多电平功率转换器的拓扑结构。本发明提供了功率转换器的新配置，所述功率转换器包括功能块并且包括少量装置：五个DC电压源、九个半导体开关以及两个半导体二极管。其中，开关S₁、以及开关S₂、是彼此互补的装置。另一方面，开关S₃对应于双向开关。另外，本发明呈现了串联连接的多个功能块，所述功能块中的每个功能块具有该电路配置。

技术领域

本发明涉及电力电子和非线性控制领域，并且特别地，提供级联桥类型的多电平功率电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，功率转换器的应用变得越来越广泛。由于其低谐波张力含量和输出电流以及开关的低反向张力，多电平转换器除了产生清洁能源外，还广泛用于速度调节以及中高张力的应用。

多电平逆变器(MLI)是在工业应用中选择的主要功率转换装置。这些应用主要包括用于所有电压和功率范围的电机单元。多电平逆变器还应用于连接至网络的系统、不间断电源系统(UPS)、电动车辆和FACTS装置等中。

在现有技术中，存在用于多电平逆变器的不同拓扑的先例。例如，文献CN2768303描述了一个实用新型，其提供了如下多级级联逆变器：所述多级级联逆变器的目的在于减少所使用的部件的数量、在发生高张力和大功率事件时简化多级级联逆变器的结构和控制并产生与常规级联逆变器相同的电平。该实用新型的多电平级联逆变器包括级联以形成多电平逆变器的基本模块。

另一方面，文献CN105450063提供了一种级联的半桥类型的多电平逆变器及其控制方法，其目的在于克服控制策略和现有的多电平级联拓扑的缺陷。该控制策略采用周期控制模式并且对输出电平进行叠加以产生多电平输出。

然而，通常，功率转换器电路具有复杂的配置和大量的部件。因此，需要一种新的配置来优化所述拓扑，从而以最少的部件数量实现预期的电平数。

因此，对于功率转换器电路，需要可以实现所需的电平数、具有简化的配置并且使所使用的部件的数量减少的新的结构。

发明内容

本发明提供了一种功率转换器的新配置，所述功率转换器包括具有图10所示的电路配置的功能块：

-其中，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅是DC电压源；

-其中，S₁、S₂、S₃、T₁、T₂、是半导体开关；并且

-其中，D₁y D₂是两个半导体二极管。

在优选实施方式中，该电路的特征在于：开关S₁、以及S₂、是彼此互补的装置。

在另一优选实施方式中，该电路的特征在于：开关S₃对应于双向开关。

在另一优选实施方式中，该电路的特征在于：该电路包括串联连接的多个功能块，所述功能块中的每个功能块具有图10所示的电路配置。在更优选的实施方式中，该电路的特征在于：该电路包括串联连接的两个功能块并且所述功能块的输出彼此不对称。

附图说明

图1示出了功能块的所有开关的状态相对于作为本发明的目的的功率转换器电路的电压输出电平的通用真值表。

图2示出了作为本发明的目的的功率转换器电路的所述功能块的输出电压的图。

图3示出了作为本发明目的的功率转换器电路的所述功能块的级联布置。