[發(fā)明專利]一種五電平混合π型變換器

有效

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• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110098755B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 原熙博;魏琛;張永磊;張雷;李耀華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發(fā)明公開了一種新型五電平混合π型變換器，適用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。該變換器為共直流母線結(jié)構(gòu)，包括與直流母線電壓并聯(lián)的三個橋臂單元，每個橋臂單元由8個絕緣柵雙極晶體管和3個飛跨電容組成。與傳統(tǒng)的五電平變換器相比，本發(fā)明的新型五電平混合π型變換器所需器件少，拓撲結(jié)構(gòu)更加簡單，易于控制，可提高裝置整體的穩(wěn)定性和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種五電平混合π型變換器，尤其適用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域使用的五電平混合π型變換器。

背景技術(shù)

隨著世界人口增長和現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會對能源的需求也日益增長，能源和環(huán)境已逐步成為當今世界所面臨的兩大問題。近年來世界各國政府和組織一方面大力推廣可再生能源的發(fā)展，如風能、光伏的應用，改善能源結(jié)構(gòu)，另一方面通過提升能源生產(chǎn)、變換和消費過程中的效率和質(zhì)量，去除過多的能源產(chǎn)能，增加有效利用率。

多電平變換器因其具有較高的電壓輸出能力、較低的諧波特性、電壓應力和電磁干擾，被廣泛的應用在中高壓大功率場合。同時，多電平變換器因其開關(guān)損耗和諧波含量低，對散熱片和輸出濾波器的要求較低，使裝置體積小、重量輕，在低壓高功率密度的特殊場合具有一定的應用前景。多電平變換器具有廣闊的應用前景，已成為了電氣工程領(lǐng)域的研究熱點之一。

但是由于多電平變換器開關(guān)器件多、拓撲結(jié)構(gòu)復雜、控制困難等問題，限制了多電平變換器的推廣及應用。例如最經(jīng)典的三種多電平變換器拓撲結(jié)構(gòu)：中點鉗位型、飛跨電容型和級聯(lián)H橋型。這三種多電平變換器都有各自的優(yōu)缺點。中點鉗位型變換器所有開關(guān)器件的電壓應力是相等的，因此適用于中高壓大功率場合。隨著電平數(shù)的增加，鉗位二極管的數(shù)量急劇增加，降低系統(tǒng)的可靠性；各橋臂中開關(guān)器件的開關(guān)頻率及導通時間的不一致，導致器件損耗分布不均。飛跨電容型變換器無需控制直流母線側(cè)中點電位，控制比較簡單。但是隨著電平數(shù)的增加，該變換器需要更多的飛跨電容。電容數(shù)量的增加導致了該變換器體積龐大，降低了系統(tǒng)的可靠性。級聯(lián)H型變換器具有模塊化結(jié)構(gòu)，易于擴展到更高電平的場合。但是該變換器需要移相變壓器為每個模塊提供隔離的直流電源，這就導致了該變換器體力龐大，成本較高。針對于各種不同的工業(yè)應用場合，需要各具特色的多電平變換器。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的多電平變換器拓撲存在的缺陷，提出一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小，穩(wěn)定性好，易于控制的五電平混合π型變換器。

針對上述技術(shù)目的，本發(fā)明的電平混合π型變換器，它包括個三個與直流母線電壓并聯(lián)連接的橋臂單元，每個橋臂單元包括8個絕緣柵雙極晶體管和3個飛跨電容；