[发明专利]单相直流端口互联的级联多电平变流器

权利要求书

1.一种单相直流端口互联的级联多电平变流器，其特征在于，包括第一单相双绕组变压器(1)，两个级联多电平电压源型变流器组(2和4)，以及位于任一级联多电平电压源型变流器组(2或4)或两个级联多电平电压源型变流器组(2和4)交流侧的电抗器组；

第一级联多电平电压源型变流器组(2)包括结构相同且依次串联的n个第一单相电压源变流器V_1i，i＝1，2，…，n，第一单相电压源变流器V₁₁的交流正端口和第一单相电压源变流器V_1n的交流负端口分别作为第一级联多电平电压源型变流器组(2)的交流正端口和交流负端口；第二级联多电平电压源型变流器组(4)包括结构相同且依次串联的n个第二单相电压源变流器V_2i，第二单相电压源变流器V₂₁的交流正端口和第二单相电压源变流器V_2n的交流负端口分别作为第二级联多电平电压源型变流器组(4)的交流正端口和交流负端口；相应第一单相电压源变流器V_1i和第二单相电压源变流器V_2i的同极直流端口相连接；第一级联多电平电压源型变流器组(2)的交流端口通过所述第一单相双绕组变压器(1)接入单相电网电源M，第二级联多电平电压源型变流器组(4)的交流端口接入单相电网电源N；

所述电抗器组包括n个结构相同的电抗器；位于第一级联多电平电压源型变流器组(2)交流侧的电抗器组中，第一个电抗器连接于第一单相电压源变流器V₁₁的交流正端口与第一单相双绕组变压器(1)的副边端口z’之间，其余的电抗器依次连接于相邻两个第一单相电压源变流器之间；位于第二级联多电平电压源型变流器组(4)交流侧的电抗器组中，第一个电抗器连接于第二单相电压源变流器V₂₁的交流正端口与单相电网电源N之间，其余的电抗器依次连接于相邻两个第二单相电压源变流器之间；

所述电抗器组中各电抗器的电感值均相等，记各电抗器电感值的串联之和为L_x，满足以下公式：

式中，

K_T为常数，取值范围K_T∈[0.04,0.4]；

V_a为与电抗器组相连的级联多电平电压源型变流器组的交流正、负端口之间的额定电压，V_a＝n×U_a，U_a为级联多电平电压源型变流器组中各单相电压源变流器交流端口的额定电压有效值；

S为与电抗器组相连的级联多电平电压源型变流器组的额定视在功率容量，S＝n×V_a×I_a，I_a为级联多电平电压源型变流器组中各单相电压源变流器交流端口的额定电流有效值；

f_n为第二级联多电平电压源型变流器组(4)的交流端口接入单相电网电源N的额定功率。

2.根据权利要求1所述的级联多电平变流器，其特征在于，在两个级联多电平电压源型变流器组的直流侧之间设有直流滤波器组(3)，该直流滤波器组(3)包括n个结构相同的直流滤波器F_i,，直流滤波器F_i,的一侧端口并联接入第一单相电压源变流器V_1i和第二单相电压源变流器V_2i的直流正端口，直流滤波器F_i,的另一侧端口并联接入第一单相电压源变流器V_1i和第二单相电压源变流器V_2i的直流负端口；各直流滤波器均分别由第一滤波电感、第一滤波电容和第一滤波电阻串联构成。

3.根据权利要求1所述的级联多电平变流器，其特征在于，两个级联多电平电压源型变流器组中，各单相电压源变流器采用两电平H桥结构、三电平中点箝位型H桥结构、三电平飞跨电容型H桥结构和交错连接三电平H桥结构中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的级联多电平变流器，其特征在于，在第二级联多电平电压源型变流器组(4)的交流端口与单相电网电源N之间设有第二单相双绕组变压器(5)，该第二单相双绕组变压器(5)的额定视在功率容量为S。