[發明專利]一種具有類三電平輸出的直流—直流模塊化多電平變換器及其控制方法

在審

• 申請號: 201811181014.2
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109302058A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 魯思兆;鄧曉婷;魏小超
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有類三電平輸出的直流—直流模塊化多電平變換器，其特征在于：包括四個橋臂，從上到下依次是橋臂1，橋臂2，橋臂3，橋臂4，每個橋臂內部結構相同，均由N個半橋子模塊串聯得到；半橋子模塊的個數由輸入的直流電壓及采用的開關器件的耐壓等級決定。

2.根據權利要求1所述的具有類三電平輸出的直流—直流模塊化多電平變換器，其特征在于：所述橋臂2與橋臂3間通過兩個緩沖電感連接，用于防止開關切換過程中發生橋臂直通，導致較大的橋臂電流，具體的為橋臂2的負極性端和橋臂3的正極性端分別與緩沖電感相連接。

3.根據權利要求1所述的具有類三電平輸出的直流—直流模塊化多電平變換器，其特征在于：取電源V_dc的中點為電壓參考點，參考點與上述的兩個緩沖電感中點相連接。

4.根據權利要求1所述的具有類三電平輸出的直流—直流模塊化多電平變換器，其特征在于：輸出端口的正極性端從橋臂1與橋臂2的中點引出，負極性端從橋臂3與橋臂4的中點引出。

5.根據權利要求1所述的具有類三電平輸出的直流—直流模塊化多電平變換器，其特征在于：取電源為V_dc，在占空比小于50%情況下，輸出電平為V_dc/2和0，占空比大于50%情況下，輸出電平為V_dc/2和V_dc；在占空比等于50%情況下，輸出電平為V_dc/2；因此變換器能夠輸出的電平為0、V_dc/2和V_dc。

6.一種控制權利要求1-5中任一項所述的具有類三電平輸出的直流—直流模塊化多電平變換器的方法，其特征在于：取電源為V_dc；

當橋臂1與橋臂3導通，其余橋臂關斷時；或橋臂2與橋臂4導通，其余橋臂關斷時，輸出電壓均為V_dc/2；

當占空比小于50%，中間兩個橋臂橋臂2與橋臂3同時導通時，輸出電平電壓為0；

當占空比等于50%，橋臂1與橋臂3導通，其余橋臂關斷時；或橋臂2與橋臂4導通，其余橋臂關斷時，輸出電壓均為V_dc/2；

當占空比大于50%，橋臂1和橋臂4同時導通時，輸出電平電壓為V_dc。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：

當橋臂1與橋臂3導通，其余橋臂關斷時；每個半橋子模塊的上下兩個IGBT互補導通，當上管關斷，下管導通時，半橋子模塊電容被旁路，當上管導通，下管關斷時，半橋子模塊電容被接入；當橋臂1與橋臂3的所有子模塊電容被旁路時，橋臂1與橋臂3處于導通狀態，此時輸出電平電壓為V_dc/2；

當橋臂2與橋臂4導通，其余橋臂關斷時，每個半橋子模塊的上下兩個IGBT互補導通，當上管關斷，下管導通時，半橋子模塊電容被旁路，當上管導通，下管關斷時，半橋子模塊電容被接入；當橋臂2與橋臂4的所有子模塊電容被旁路時，橋臂2與橋臂4處于導通狀態，此時輸出電平電壓為V_dc/2。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：

當占空比小于50%時，若橋臂2與橋臂3的所有子模塊電容被同時旁路，這兩個橋臂同時處于導通狀態時，此時輸出電壓為0。