[發明專利]一種升降壓開關電容多電平逆變器及其調制方法

有效

• 申請號: 201910395147.8
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110149065B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 王要強;周成龍;王克文;梁軍;章健;王明東;王金鳳;袁藝森
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/537
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 黃紅梅

1.一種升降壓開關電容多電平逆變器，設置在直流輸入電源與負載或交流電網之間，其特征在于：包括升降壓開關電容單元和全橋單元；

所述升降壓開關電容單元，與所述直流輸入電源并聯連接，用于對所述直流輸入電源進行升壓或者降壓變換，并輸出多階梯電壓；

所述升降壓開關電容單元包括開關管S₅、開關管S₆、開關管S₇、開關管S₈、二極管D₀、電解電容C₁和電解電容C₂，所述開關管S₅、所述開關管S₆、所述開關管S₇和所述開關管S₈分別反向并聯一續流二極管；

其中，所述開關管S₅的輸入端連接所述直流輸入電源的正輸出端，所述開關管S₅的輸出端連接所述二極管D₀的陽極，所述二極管D₀的陰極分別連接所述開關管S₆的輸入端和所述電解電容C₁的陽極；所述開關管S₆的輸出端分別連接所述開關管S₇的輸入端和所述電解電容C₂的陽極，所述開關管S₇的輸出端分別連接所述電解電容C₁的陰極和所述開關管S₈的輸入端，所述電解電容C₂的陰極分別連接所述開關管S₈的輸出端和所述直流輸入電源的負輸出端；

所述全橋單元，與所述升降壓開關電容單元并聯連接，用于對所述升降壓開關電容單元輸出的多階梯電壓進行正負極性轉換后，傳輸至所述負載或所述交流電網；

所述全橋單元包括開關管S₁、開關管S₂、開關管S₃和開關管S₄；所述開關管S₁、所述開關管S₂、所述開關管S₃和所述開關管S₄分別反向并聯一續流二極管；所述開關管S₁和所述開關管S₂順向串聯構成所述全橋單元的橋臂Ⅰ，所述開關管S₃和所述開關管S₄順向串聯構成所述全橋單元的橋臂Ⅱ；所述橋臂Ⅰ與所述橋臂Ⅱ并聯連接；所述橋臂Ⅰ的中點與所述橋臂Ⅱ的中點作為該升降壓開關電容多電平逆變器的輸出端；

當該升降壓開關電容多電平逆變器工作在升壓模式時，兩個電解電容C₁與C₂并聯充電、串聯放電，兩個電解電容并聯充電電壓為V_dc，串聯放電電壓為2V_dc，前級升降壓開關電容單元產生V_dc、2V_dc的階梯電平，后端全橋單元實現階梯電壓的正負極性轉換，此模式下該升降壓開關電容多電平逆變器的輸出電平為2V_dc、V_dc、0、-V_dc、-2V_dc；

當該升降壓開關電容多電平逆變器工作在降壓模式時，兩個電解電容C₁與C₂串聯充電、并聯放電，兩電容串聯充電電壓V_dc/2，并聯放電電壓為V_dc/2，前級升降壓開關電容單元產生V_dc/2、V_dc的階梯電平，后端全橋單元實現階梯電壓的正負極性轉換，此模式下該升降壓開關電容多電平逆變器的輸出電平為V_dc、V_dc/2、0、-V_dc/2、-V_dc；

其中，V_dc為直流輸入電源的輸出電壓。