[實用新型]模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路

有效

• 申請號: 201320832959.2
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN203608108U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王廣柱;王明達
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，包括：

電子開關單元；

至少兩個子模塊，生成電子開關控制信號，每個子模塊包括若干功率開關管和兩個輸出端及一對兒正/負直流母線，第一子模塊的第一輸出端與第二子模塊的第二輸出端相連，它們的直流側正/負母線連接到所述電子開關單元的開關端，開關控制信號連接到控制單元的輸入端；

至少一個控制單元，輸出連接到所述電子開關單元的控制端；

至少一個限流單元，所述限流單元的輸出端連接所述控制單元的輸入端，判別所述電子開關單元中開關電流是否在允許的范圍內；

控制單元對來自兩個所述子模塊的開關控制信號及所述限流單元的輸出信號進行邏輯運算后輸出控制信號給所述電子開關單元，控制所述電子開關單元中相應功率開關管導通，將兩個子模塊的同極性直流母線并聯，從而直接實現兩子模塊直流側電容電壓的自平衡。

2.如權利要求1所述的模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，所述子模塊為共負/正母線半橋子模塊，其中半橋子模塊由2個帶反并聯二極管的功率開關管T1和T2，以及電容器C組成，其中功率開關管T1與T2串聯，即T1的發射極與T2的集電極相連，T1的集電極與電容C正極相連后作為所述半橋子模塊的正直流母線+d，T1的發射極與電容C負極相連后作為所述半橋子模塊的負直流母線-d，T1與T2的連接點作為所述半橋子模塊的第一輸出端A，所述共負母線半橋子模塊的負直流母線-d直接作為所述半橋子模塊的第二輸出端B，所述共正母線半橋子模塊的正直流母線+d直接作為所述半橋子模塊的第二輸出端B。

3.如權利要求1所述的模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，所述子模塊為H橋子模塊，H橋子模塊由4個帶反并聯二極管的功率開關管T1、T2、T3和T4，以及電容器C組成，其中功率開關管T1與T2串聯，即T1的發射極與T2的集電極相連，功率開關管T3與T4串聯，即T3的發射極與T4的集電極相連，T1的集電極與T3的集電極相連后作為所述H橋子模塊的正直流母線+d，T2的發射極與T4的發射極相連后作為所述H橋子模塊的負直流母線-d，T1與T2的連接點作為所述H橋子模塊的第一輸出端A，T3與T4的連接點作為所述H橋子模塊的第二輸出端B。

4.如權利要求1所述的模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，所述電子開關單元為功率開關管Q21，所述功率開關管Q21的發射極和集電極分別連接所述兩子模塊；所述功率開關管Q21的通斷由控制單元的輸出信號G1控制。

5.如權利要求1所述的模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，所述電子開關單元為兩個帶反并聯二極管的功率開關管Q11和Q21反向串聯組成一個雙向可控開關，所述電子開關單元的開關端口直接跨接兩個子模塊，所述功率開關管Q11和Q21的通斷由控制單元的輸出信號G1控制。

6.如權利要求5所述的模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，所述雙向可控開關有兩個，每個均與一個相應子模塊連接，功率開關管Q11和Q21的發射極連接,功率開關管Q12和Q22的集電極連接；控制極則與對應的控制單元連接，控制單元也設有兩個。

7.如權利要求1所述的模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，所述電子開關由一個帶反并聯二極管的功率開關管、一個限流電感和一個箝位續流二極管組成；所述限流電感的一端和所述功率開關管的集電極/發射極分別連接到所述子模塊，所述限流電感的另一端和所述功率開關管的發射極/集電極以及箝位續流二極管的陰極/陽極相連，二極管的陽極/陰極與一個子模塊相連；所述功率開關管的通斷由控制單元的輸出信號控制。

8.如權利要求1所述的模塊化多電平變換器電容電壓自平衡電路，其特征是，所述電子開關單元由兩個帶反并聯二極管的功率開關管Q11和Q21、一個限流電感和兩個箝位續流二極管D12和D22組成；所述開關管Q11和Q21的集電極分別連接子模塊，所述開關管Q11和Q21的發射極分別連接在限流電感的兩端，所述箝位續流二極管D12和D22的陽極分別連接所述子模塊，所述箝位續流二極管D12和D22的陰極分別連接所述開關管Q11和Q21的發射極；所述功率開關管Q11和Q21的通斷由控制單元的輸出信號G1控制。