[發明專利]三電平鉗位式三橋臂15開關變換器拓撲結構

在審

• 申請號: 201410705295.2
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN105703647A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 潘雷;王貝貝;蘇剛;王慧慧;彭桂力;王秀麗;程保華
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明涉及一種三電平鉗位式三橋臂15開關變換器拓撲結構。

背景技術

現有的9開關逆變器的拓撲結構(如圖2所示)存在以下缺點：1、除 了S_i,MM(i＝A,B,C)承受的電壓應力以外，其它所有開關器件所承受的電壓應力 較大；2、在相同的開關頻率下，輸出波形的諧波分量較高；3、在每個開關 器件導通和關斷過程中，開關器件的開關損耗較大。

發明內容

針對以上問題，本發明的目的是提供一種三電平鉗位式三橋臂15開關 變換器拓撲結構，該拓撲結構除了S_i,MM(i＝A,B,C)承受的電壓應力不變以外， 其它所有開關器件所承受的電壓應力均減半；在相同的開關頻率下，輸出波 形的諧波分量將大幅度降低；在每個開關器件導通和關斷過程中，大部分功 率開關器件只承擔一半的直流鏈電壓，降低了開關器件的開關損耗。

如上構思，本發明的技術方案是：一種三電平鉗位式三橋臂15開關變 換器拓撲結構，包括直流電源和兩個串聯電容，兩個電容中點接于0點位參 考點，其特征在于：還包括由三個橋臂組成的三電平鉗位式三橋臂逆變橋, 其中每個橋臂均由五個具有反并聯二極管的開關器件和兩個鉗位二極管組 成；所述五個開關器件為串聯關系,所述兩個鉗位二極管中的第1個鉗位二 極管的陰極接于第1個開關器件和第2個開關器件之間，陽極接于參考點， 第2個鉗位二極管的陽極接于第4個開關器件和第5個開關器件之間。

上述第2個開關器件和第3個開關器件之間接第1路負載。

上述第3個開關器件和第4個開關器件之間接第2路負載。

本發明具有如下的優點和積極效果：

1.與傳統9開關逆變器相比本發明的效果是除了S_i,MM(i＝A,B,C)承受的電 壓應力不變以外，其它所有開關器件所承受的電壓應力均減半；若將 S_i,MM(i＝A,B,C)等效成兩個相同開關器件的串聯，則所有開關器件所承受的電 壓應力均減半。

2.在相同的開關頻率下，輸出波形的諧波分量將大幅度降低；

3.在每個開關器件導通和關斷過程中，大部分功率開關器件只承擔一半 的直流鏈電壓，降低了開關器件的開關損耗。

附圖說明：

圖1是本發明的結構原理示意圖；

圖2是現有的9開關逆變器的拓撲結構原理示意圖；

圖3是單個橋臂有效開關狀態組合圖，其中(a)為0狀態、(b)為2狀態、 (c)為1狀態、(d)為3狀態；

圖4是三電平鉗位式三橋臂雙輸出逆變器的電壓矢量分布圖，其中(a)為 單個負載電壓空間矢量分布圖；(b)為雙負載下電壓矢量分布圖。

具體實施方式：

如圖1所示：一種三電平鉗位式三橋臂15開關變換器拓撲結構，包括 直流電源和兩個串聯電容，兩個電容中點接于0點位參考點，其特征在于： 還包括由三個橋臂組成的三電平鉗位式三橋臂逆變橋,其中每個橋臂均由五 個具有反并聯二極管的開關器件和兩個鉗位二極管組成；所述五個開關器件 為串聯關系,所述兩個鉗位二極管中的第1個鉗位二極管的陰極接于第1個 開關器件和第2個開關器件之間，陽極接于參考點，第2個鉗位二極管的陽 極接于第4個開關器件和第5個開關器件之間。

第1路負載接于第2個開關器件和第3個開關器件之間。

第2路負載接于第3個開關器件和第4個開關器件之間。

每個橋臂的有效工作狀態或開關組合共4種，如表1所示。表1所對應 每個橋臂的開關組合如圖2所示。

表1開關器件的開關狀態與有效工作狀態對照