[發(fā)明專利]對偶單極電壓模塊鏈及其混合多電平變流器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611148476.5
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106787877B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 魏應冬;于心宇;姜齊榮;劉蓁;張樹卿
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種基于對偶單極電壓模塊鏈構建的混合多電平變流器，該變流器與交流電壓相連，其特征在于，該變流器至少包括兩個相同的相，每相包括一個三電平橋臂、由一個對偶單極電壓模塊鏈和一個電抗器串聯構成的串聯支路；其中，所述串聯支路的一端接入三電平橋臂的中點，串聯支路的另一端接入交流電壓；三電平橋臂的正極端均接入混合多電平變流器的直流母線正極，三電平橋臂的負極端均接入混合多電平變流器的直流母線負極；

所述對偶單級電壓模塊鏈，由N₁個正極性單極電壓模塊和N₂個負極性單極電壓模塊的共計N個單極電壓模塊依次串聯構成，N₁、N₂均為自然數，且N₁≥1，N₂≥1，每個模塊包括一個正極端“+”和一個負極端“-”，正極端“+”和負極端“-”之間的電壓差為該模塊端口電壓u_SM；前一個模塊的負極端與后一個模塊的正極端相連接，第1個模塊的正極端作為該對偶單極電壓模塊鏈的一個端口，第N個模塊的負極端作為該對偶單極電壓模塊鏈的另一個端口，且在雙向電流下具備零和正、負雙極性電壓輸出能力；

所述的正極性單極電壓模塊，通過對模塊內部全控開關器件導通和關斷不同狀態(tài)的控制，當其電流i_SM方向從正極端“+”流入，從負極端“-”流出時，端口電壓u_SM的電平包括零和正、負極性；當電流i_SM方向從負極端“-”流入，從正極端“+”流出時，端口電壓u_SM電平僅包括零和正極性電平或零和負極性電平，且在正常運行時，端口電壓u_SM電平僅為零電平；

所述的負極性單極電壓模塊，通過對模塊內部全控開關器件導通和關斷不同狀態(tài)的控制，當其電流i_SM方向從負極端“-”流入，從正極端“+”流出時，端口電壓u_SM的電平包括零和正、負極性；當電流i_SM方向從正極端“+”流入，從負極端“-”流出時，端口電壓u_SM電平僅包括零和正極性電平或零和負極性電平，且在正常運行時，端口電壓u_SM電平僅為零電平；

所述N₁個正極性單極電壓模塊包括由K₁₁個第一兩電平單級電壓全橋模塊(10)和K₁₂個第二兩電平單級電壓全橋模塊(20)構成的K₁個兩電平正極性單極電壓模塊、以及由L₁個三電平交錯連接模塊(100)構成的三電平正極性單極電壓模塊，K₁₁、K₁₂、K₁、L₁均為整數，且同時滿足：0≤K₁₁≤K₁、0≤K₁₂≤K₁、0≤K₁≤N₁、0≤L₁≤N₁、K₁+L₁＝N₁；所述N₂個負極性單極電壓模塊包括由K₂₁個第一兩電平單級電壓全橋模塊(10)和K₂₂個第二兩電平單級電壓全橋模塊(20)構成的K₂個兩電平負極性單極電壓模塊、以及L₂個三電平交錯連接模塊(100)構成的三電平負極性單極電壓模塊，K₂₁、K₂₂、K₂、L₂均為整數，且同時滿足0≤K₂₁≤K₂、0≤K₂₂≤K₂、0≤K₂≤N₂、0≤L₂≤N₂、K₂+L₂＝N₂；所述對偶單極電壓模塊鏈中正極性單極電壓模塊電容數和負極性單極電壓模塊電容數相等，均用M表示：

所述第一、第二兩電平單級電壓全橋模塊(10、20)的電容數目均為1，該電容陽極與陰極之間的直流額定電壓記為U_c，第一、第二兩電平單級電壓全橋模塊內各個全控開關器件的額定耐壓值為U_c；

所述三電平交錯連接模塊(100)的電容數目為2，每個電容陽極與陰極之間的直流額定電壓記為U_c，其中，位于每條對角線上的全控開關器件的總額定耐壓值為2U_c，其余各個全控開關器件的額定耐壓值為U_c。