[发明专利]多电平功率转换器和用于多电平功率转换器的方法

说明书

一种多电平功率转换器和一种用于多电平功率转换器的方法。该多电平功率转换器(100)包括：DC端口；AC端口；第一功率转换单元(1)，其耦接到DC端口并且包括第一AC端子(11)，该第一AC端子适于提供第一多个电压电平；第二功率转换单元(2)，其耦接到DC端口并且包括第二AC端子(21)，该第二AC端子适于提供与所述第一多个电压电平相同数量的第二多个电压电平，其中所述第二多个电压电平相对于所述第一多个电压电平被相移90度；耦合电感器(3)，其包括具有相同匝数的第一绕组(31)和第二绕组(32)，其中第一绕组(31)包括耦接到第一AC端子(11)的第一端(311)以及包括第二端(312)，第二绕组(32)包括耦接到第二AC端子(21)的第三端(321)以及包括第四端(322)，并且第一绕组(31)的第二端(312)和第二绕组(32)的第三端(321)是第一绕组(31)和第二绕组(32)的同名端；以及感应滤波单元(4)，其布置在AC端口和第一绕组(31)的第二端(312)及第二绕组(32)的第四端(322)之间。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及功率转换器领域，且更特别地，涉及一种多电平功率转换器和一种用于多电平功率转换器的方法。

背景技术

目前，多电平功率转换器被广泛用于各种领域中，其可以有效地降低开关频率并改进输出波形质量。

图1图示了常规多电平功率转换器100的示意性电路图。如图1中所示，多电平功率转换器100包括DC端口和AC端口。DC端口包括DC端子DC+和DC-。电容器C1和C2串联连接在DC端子DC+和DC-之间。开关半导体装置S1、S2、S3和S4串联连接在DC端子DC+和DC-之间。开关半导体装置S1、S2、S3和S4是线路频率开关。电容器C1和C2之间的节点N1连接到开关半导体装置S2和S3之间的节点N2。包括开关半导体装置S5、S6、S17和S18的第一分支串联连接在节点N3和电感器L之间。包括开关半导体装置S7、S8、S19和S20的第二分支串联连接在节点N4和电感器L之间。开关半导体装置S5、S6、S17、S18、S7、S8、S19和S20是高频开关。电容器C3、C5和C7分别连接在第一分支和第二分支之间。开关半导体装置S1、S2、S3、S4、S5、S6、S17、S18、S7、S8、S19和S20可在相应的驱动信号的控制下接通和切断。利用以上布置，多电平功率转换器100可在AC端口处输出九个电压电平。

当多电平功率转换器100操作时，电容器C3、C5和C7可经由开关半导体装置S5、S6、S17、S18、S7、S8、S19和S20中的相应多者而串联连接。在多电平功率转换器100的稳定状态下，电容器C3、C5和C7两端的电压是稳定的。然而，在多电平功率转换器100的动态状态下，电容器C3、C5和C7两端的电压可能会失控。例如，电容器C3、C5或C7的电压可能变得相对高。在这种情况下，对应的开关半导体装置S5、S6、S17、S18、S7、S8、S19或S20可能容易受到损坏。因此，多电平功率转换器100的性能和可靠性将受到不利影响。

因此，需要一种用于改进多电平功率转换器的性能和可靠性的解决方案。

发明内容

鉴于前述问题，本公开的各种示例实施例提供了一种多电平功率转换器和一种用于多电平功率转换器的方法，以便改进多电平功率转换器的性能和可靠性。

在本公开的第一方面中，本公开的示例实施例提供了一种多电平功率转换器。该多电平功率转换器包括：DC端口；AC端口；第一功率转换单元，其耦接到DC端口并且包括第一AC端子，该第一AC端子适于提供第一多个电压电平；第二功率转换单元，其耦接到DC端口并且包括第二AC端子，该第二AC端子适于提供与所述第一多个电压电平相同数量的第二多个电压电平，其中所述第二多个电压电平相对于所述第一多个电压电平被相移90度；耦合电感器，其包括具有相同匝数的第一绕组和第二绕组，其中第一绕组包括耦接到第一AC端子的第一端以及包括第二端，第二绕组包括耦接到第二AC端子的第三端以及包括第四端，并且第一绕组的第二端和第二绕组的第三端是第一绕组和第二绕组的同名端；以及感应滤波单元，其布置在AC端口和第一绕组的第二端及第二绕组的第四端之间。