[發明專利]一種模塊化多電平高壓電磁發射電路

有效

• 申請號: 202011222330.7
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112436746B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 李剛;張昕昊;于生寶;郭群;龐笑雨;秘家一;李超臣
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/32;G01V3/08
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種模塊化多電平高壓電磁發射電路，其特征在于，該電路包括：

發電機，產生380V、50Hz的三相交流電；

通過三相整流橋以及隔離型DC/DC變換器，得到約500V的穩定直流電壓，作為發射橋路的輸入側直流母線電壓；

發射橋路，采用MMC拓撲結構，采用驅動電路為發射橋路提供驅動信號，發射橋路為大地負載提供多電平穩定電壓或電流；其中，發射橋路包括a相p橋臂、a相n橋臂、b相p橋臂以及b相n橋臂，每個橋臂均包括多個SM子模塊串聯而成，a相p橋臂和a相n橋臂兩個橋臂的連接點作為交流輸出端A，b相p橋臂以及b相n橋臂兩個橋臂的連接點作為交流輸出端B，交流輸出端A以及交流輸出端B兩點作為發射橋路的輸出端，輸出電壓為U_AB，經導線連接大地負載。

2.按照權利要求1所述的電路，其特征在于，所述SM子模塊包括IGBT開關器件S1、IGBT開關器件S2、續流二極管D1、續流二極管D2和一個電容C，IGBT開關器件S1與續流二極管D1并聯，IGBT開關器件S2與續流二極管D2并聯，兩者相串聯后再與電容C并聯，IGBT開關器件S2與IGBT開關器件S1的連接點M，IGBT開關器件S2另一端點為連接點P，連接點M、連接點P作為半橋子模塊的外接端口。

3.按照權利要求2所述的電路，其特征在于，IGBT開關器件S1以及IGBT開關器件S2通過驅動電路驅動。

4.按照權利要求2所述的電路，其特征在于，兩相投入的SM子模塊數均為N，滿足：N_ap+N_an＝N_bp+N_bn＝N，N_ap和N_an為a相p橋臂、a相n橋臂SM子模塊數，N_bp和N_bn為b相p橋臂、b相n橋臂SM子模塊數；

Ud為輸入側直流電壓，每相投入的N個SM子模電容塊串聯分壓，電容電壓U_C為

5.按照權利要求1所述的電路，其特征在于，發射電路進行多電平輸出輸出電壓U_AB的范圍為[-U_d，U_d]，Ud為輸入側直流電壓，共有N-1個電平，在一個周期T內按照順序輸出各電平，分別為U_d，N為兩相投入的SM子模塊數，其實現步驟為：

在時間段內，a相p橋臂投入0個SM子模塊，a相n橋臂投入N個SM子模塊，b相p橋臂投入N個SM子模塊，b相n橋臂投入0個SM子模塊，A點電位為0，B點電位為NU_C，發射電壓為

U_AB＝U_A-U_B＝-NU_C＝-U_d

在時間段內，a相p橋臂投入1個SM子模塊，a相n橋臂投入N-1個SM子模塊，b相p橋臂投入N-1個SM子模塊，b相n橋臂投入1個SM子模塊，A點電位為U_C，B點電位為(N-1)U_C，輸出電壓為

在時間段內，a相p橋臂投入2個SM子模塊，a相n橋臂投入N-2個SM子模塊，b相p橋臂投入N-2個SM子模塊，b相n橋臂投入2個SM子模塊，A點電位為2U_C，B點電位為(N-2)U_C，輸出電壓為

在時間段內，a相p橋臂投入N-2個SM子模塊，a相n橋臂投入2個SM子模塊，b相p橋臂投入2個SM子模塊，b相n橋臂投入N-2個SM子模塊，A點電位為U_C，B點電位為(N-1)U_C，輸出電壓為

在時間段內，a相p橋臂投入N-1個SM子模塊，a相n橋臂投入1個SM子模塊，b相p橋臂投入1個SM子模塊，b相n橋臂投入N-1個SM子模塊，A點電位為U_C，B點電位為(N-1)U_C，輸出電壓為

在時間段內，a相p橋臂投入N個SM子模塊，a相n橋臂投入0個SM子模塊，b相p橋臂投入0個SM子模塊，b相n橋臂投入N個SM子模塊，A點電位為NU_c，B點電位為0，輸出電壓為

U_AB＝U_A-U_B＝NU_C＝U_d

在時間段內，每個時間段內，保證每相兩橋臂投入子模塊總數均為N，調節兩相p橋臂、n橋臂各自SM投入子模塊數，輸出電壓U_AB實現到的分段輸出。