[發明專利]一種級聯型多電平變換器

有效

• 申請號: 200910078309.1
• 申請日: 2009-02-24
• 公開（公告）號: CN101505106A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 李永東;王奎;鄭澤東
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02M7/02
• 分類號: H02M7/02;H02M7/42;H02J3/38
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐 寧;關 暢

1.一種級聯型多電平變換器，其特征在于包括：一脈寬調制整流器的輸入端 與電網相連，所述脈寬調制整流器的兩輸出端分別連接一直流母線中的P端和N 端，所述直流母線的P端和N端之間串聯有多個電容，且所述電容的正極連接所 述直流母線的P端，所述直流母線的P端和N端均同時連接一逆變器的輸入端， 所述逆變器給交流電機供電；一控制單元，包括一數字信號微處理器、一模數采集 模塊、一開關量采集模塊、若干開關量輸出模塊、一脈寬調制輸出模塊、一脈寬 調制擴展模塊和若干驅動電路，所述控制單元接收所述電網輸入所述脈寬調制整 流器內的電流、電壓信號，并輸出脈寬調制控制脈沖信號以驅動所述脈寬調制整 流器和逆變器中相應的功率開關器件導通或關斷，使所述脈寬調制整流器的兩輸 出端之間的電壓與所述直流母線的P端和N端之間的電容電壓達到平衡，使電網 側輸入功率因數為1，并使所述逆變器輸出頻率可變的交流電；

所述控制單元的：

模數采集模塊，接收所述脈寬調制整流器中的電壓電流檢測單元和電壓傳感 器輸送的信號，轉化為數字信號；

開關量采集模塊，采集所述脈寬調制整流器和逆變器中相應的功率開關器件 的過流和過熱故障信號；

數字信號微處理器，包括一電壓平衡模塊和一脈寬調制生成模塊，所述電壓 平衡模塊接收所述模數采集模塊傳送的信號并計算，得出所述脈寬調制整流器兩 端電壓與正常值之間的偏差，之后所述脈寬調制生成模塊根據所述偏差，發出一 脈寬調制控制脈沖信號和一輔助控制信號；所述數字信號微處理器在所述功率開 關器件存在故障時，接收所述開關量采集模塊傳送的故障信號，及時發出相應的 保護指令；

開關量輸出模塊，接收所述數字信號微處理器傳送的輔助控制信號和保護指 令；

脈寬調制擴展模塊，接收所述脈寬調制輸出模塊傳送的脈寬調制控制脈沖信 號，及所述開關量輸出模塊傳送的輔助控制信號，并擴展所述脈寬調制控制脈沖 信號；

驅動電路，接收所述脈寬調制擴展模塊傳送的脈寬調制控制脈沖信號并再次 擴展，以驅動所述脈寬調制整流器和逆變器中相應的功率開關器件導通或關斷。

2.如權利要求1所述的一種級聯型多電平變換器，其特征在于：所述脈寬調 制整流器中，所述電網將交流電通過電感輸送給與所述電感連接的多電平橋臂； 一電壓電流檢測單元連接所述脈寬調制整流器的輸入端，其將所述電網輸入所述 脈寬調制整流器內的電流、電壓信號檢測出來，傳送給所述控制單元。

3.如權利要求2所述的一種級聯型多電平變換器，其特征在于：所述多電平 橋臂包括奇數個串聯的基本單元，所述基本單元包括多個串聯的功率開關器件， 所述串聯的功率開關器件同時并聯有一箝位電容和一電壓傳感器，所述電壓傳感 器將所述箝位電容兩端的電壓信號檢測出來，傳送給所述控制單元。

4.如權利要求2或3所述的一種級聯型多電平變換器，其特征在于：所述逆 變器包括至少一個與所述多電平橋臂結構相同的多電平橋臂，其接收所述脈寬調 制整流器輸送的直流電，轉化為頻率可變的交流電并輸出。

5.如權利要求1或2或3所述的一種級聯型多電平變換器，其特征在于：所 述脈寬調制整流器與所述逆變器為背靠背結構。

6.如權利要求4所述的一種級聯型多電平變換器，其特征在于：所述脈寬調 制整流器與所述逆變器為背靠背結構。