[發明專利]一種能量可雙向流動的多電平變換器

有效

• 申請號: 202110026499.3
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112769345B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 吳軍科;李輝;劉陽升;范興明
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/217
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 孫方

本發明公開了一種能量可雙向流動的多電平變換器，包括串聯電容組、串聯雙向開關組、開關電容單元和濾波電路；所述開關電容單元包括中間正電平控制模塊、中間負電平控制模塊、開關電容模塊、零電平控制模塊；所述串聯電容組中的各個電容分別通過中間正、負電平控制模塊、開關電容模塊和零電平控制模塊的不同控制方式，產生九電平輸出，本發明提供的能量可雙向流動的多電平變換器，通過開關切換組合可以產生九電平的輸出電壓，該電路結構簡單，可靠性高。

技術領域

本發明涉及電能變換相關技術領域，特別是一種能量可雙向流動的多電平變換器。

背景技術

隨著分布式發電在電力系統中占比逐漸增加，功率變流器已成為連接分布式電源和大電網的重要接口。在交直流混合微電網中，能量雙向流動的電能變換裝置對于保障電網功率平衡、實現交流側諧波控制具有重要作用。多電平變換器相對傳統兩電平變換器，可以減少交流側的諧波。因此，如何將多電平技術與雙向功率變換電路結合起來，探索出更多適用于交直流混合微電網的電能變換裝置，是一個值得研究的課題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種能量可雙向流動的多電平變換器，該變換器結構簡單，能夠實現九電平輸出。

本發明提供的能量雙向流動多電平變換器，包括串聯電容組、串聯雙向開關組、開關電容單元和濾波電路；所述開關電容單元包括中間正電平控制模塊、中間負電平控制模塊、開關電容模塊、零電平控制模塊；所述串聯電容組包括第一電容C1、第二電容C2、第三電容 C3及第四電容C4；所述串聯雙向開關組包括第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4；

所述第一電容C1的一端與第一開關管S1一端連接，所述第一電容C1的另一端與所述第二電容C2的一端連接，所述第二電容C2的另一端與所述第三電容C3的一端連接，所述第三電容C3的另一端與所述第四電容C4的一端連接，所述第四電容C4的另一端與第一開關管 S1的另一端連接；

所述第一開關管S1的一端與第一電容C1的一端連接，所述第一開關管S1的另一端與所述第二開關管S2的一端連接，所述第二開關管S2的另一端與所述第三開關管S3的一端連接，所述第三開關管S3的另一端與所述第四開關管S4的一端連接，所述第四開關管S4的另一端與第一電容C1的另一端連接；

所述中間正電平控制模塊一端與第一電容C1、第二電容C2之間的連接點連接；另一端與開關電容模塊的一端連接，所述開關電容模塊的另一端與第一開關管S1和第二開關管S2 之間的連接點連接；

所述中間負電平控制模塊一端與第一電容C3、第二電容C4之間的連接點連接；另一端與開關電容模塊的一端連接，所述開關電容模塊的另一端與第一開關管S3和第二開關管S4 之間的連接點連接；

所述開關電容模塊一端與零電平控制模塊的一端連接，所述零電平控制模塊的另一端與第一電容C2、第二電容C3之間的連接點連接；所述開關電容模塊的另一端分別與第一開關管S2、第二開關管S3之間的連接點，以及第三開關管S3、第四開關管S4之間的連接點連接。

進一步，所述零電平控制模塊包括串聯的第九雙向開關和第十雙向開關，所述第九雙向開關一端與第一電容C2和第二電容C3之間的連接點連接，另一端與第十雙向開關的連接，所述第十雙向開關的另一端與開關電容模塊連接。

進一步，所述中間正電平控制模塊包括開關管和二極管構成的第七雙向開關；所述開關管的集電極與二極管的負極連接，所述開關管的發射極與二極管的正極連接，所述開關管的集電極與第一電容C1和第二電容C2之間的連接點連接；所述開關管的發射極與開關電容模塊的一端連接。

進一步，所述中間負電平控制模塊包括開關管和二極管構成的第八雙向開關；所述開關管的集電極與二極管的負極連接，所述開關管的發射極與二極管的正極連接，所述開關管的集電極與第一電容C1和第二電容C2之間的連接點連接；所述開關管的發射極與開關電容模塊的另一端連接。