[发明专利]一种双输入扩展增益多电平逆变器及其控制方法

说明书

本发明提供了一种双输入扩展增益多电平逆变器及其控制方法，该逆变器包括开关电容变换器SCC1、开关电容变换器SCC2和六开关结构，开关电容变换器SCC1和开关电容变换器SCC2采用相同结构的开关电容变换器SCCn；开关电容变换器SCCn包括直流输入电源V_n、开关管S_n,0以及m个开关电容多级子模块；开关电容多级子模块包括开关管S_n,m、二极管D_n,2m‑1、D_n,2m，电容C_n,m；六开关结构包括由开关管Q₁和开关管Q₂构成的桥臂Ⅰ，由开关管Q₅和开关管Q₆构成的桥臂Ⅱ，桥臂Ⅰ的中点作为该逆变器第一输出端，桥臂Ⅱ的中点作为该逆变器第二输出端；桥臂Ⅰ的上端连接开关管S_1,0的集电极，桥臂Ⅰ的下端连接电容C_1,m的负极；桥臂Ⅱ的上端连接开关管S_2,0的集电极，桥臂Ⅱ的下端连接电容C_2,m的负极。

技术领域

本发明涉及电能变换与新能源发电领域，具体的说，涉及了一种双输入扩展增益多电平逆变器及其控制方法。

背景技术

近年来，多电平逆变器引起了广泛的关注。多电平逆变器在新能源发电，柔性交流输电系统，不间断电源系统和电动汽车中变得越来越普遍。与传统的两电平逆变器相比，多电平逆变器输出多个电平的电压阶梯波。其输出电压波形质量高，总谐波畸变率低。同时，多电平逆变器中开关管上较低的电压应力和较低的电磁干扰，使其在高压大功率场合具有较高的效率和功率密度。

在新能源发电领域，输出电压往往远高于输入电压。因此需要较高电压传输比的直流变换器升高输入电压。具有较高的变压器原副边匝数比的隔离型直流变换器能够有效提升电压，但是，过高的匝数比使得变压器原副边耦合较差，变压器漏感引起的尖峰电压会增大变换器中开关管或二极管的电压应力。传统的Boost变换器工作在极致占空比时才能实现较高电压传输比，此时变换器的动态性能会受到影响，开关管的开通关断损耗较大。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供双输入扩展增益多电平逆变器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种双输入扩展增益多电平逆变器，该逆变器包括开关电容变换器SCC1、开关电容变换器SCC2和六开关结构，所述开关电容变换器SCC1和所述开关电容变换器SCC2采用相同结构的开关电容变换器SCCn；

所述开关电容变换器SCCn包括直流输入电源V_n、开关管S_n,0以及m个开关电容多级子模块，其中，n＝1,2；m∈N*；

所述开关电容多级子模块包括开关管S_n,i、二极管D_n,2i-1、D_n,2i，电容C_n,i,i＝1,2,……,m；

所述开关管S_n,i的集电极和所述电容C_n,i的正极均与所述二极管D_n,2i的阴极相连接；

所述开关管S_n,i的发射极与所述二极管D_n,2i-1的阴极相连接；

所述二极管D_n,2i-1的阳极与电容C_n,i的负极相连接；

所述二极管D_n,2i的阳极与第i-1个开关电容多级子模块中的二极管D_n,2i-2的阳极相连接；