本發(fā)明涉及一種電力電子器件的間接串聯(lián)拓?fù)洌糜谔岣咚鲭娏﹄娮悠骷哪碗妷核剑浒ù?lián)在一起的N個(gè)電力電子器件；所述N為偶數(shù)，且大于等于四；第N/2個(gè)電力電子器件和第N/2+1個(gè)電力電子器件的連接處為負(fù)載端。所述間接串聯(lián)拓?fù)淇刂品椒椋嚎刂凭嚯x所述負(fù)載端最遠(yuǎn)的電力電子器件，到距離所述負(fù)載端最近的電力電子器件依次關(guān)斷；當(dāng)所有電力電子器件都關(guān)斷后，再控制距離所述負(fù)載端最近的器件，到距離所述負(fù)載端最遠(yuǎn)的器件依次導(dǎo)通；本發(fā)明提出的控制方法不需要每個(gè)功率半導(dǎo)體器件同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷，因此對(duì)器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步性要求比較低，具有很強(qiáng)的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子系統(tǒng)，具體是關(guān)于一種電力電子器件的間接串聯(lián)拓?fù)浼翱刂品椒ā?/p>

背景技術(shù)

電力電子技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)生活和軍事等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，全控性電力電子功率器件如絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)或者金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)是電力電子技術(shù)最基礎(chǔ)也是最重要的元件，決定了電力電子技術(shù)的發(fā)展水平。單個(gè)電力電子器件的耐電壓水平有限，通過(guò)器件串聯(lián)可以提高器件的耐電壓水平，提高電力電子系統(tǒng)的容量。

現(xiàn)有的電力電子器件串聯(lián)方案，多采用首尾直接連接的方法，并使所有的電力電子器件同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷實(shí)現(xiàn)，以使得整體等效為一個(gè)耐電壓等級(jí)更高的電力電子器件。該方案的最大挑戰(zhàn)在于，如何實(shí)現(xiàn)多個(gè)電力電子器件靜態(tài)過(guò)程中的電壓均衡，和在開(kāi)通和關(guān)斷的動(dòng)態(tài)過(guò)程中的電壓均衡，以保證器件在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可靠性，其中挑戰(zhàn)最大的為動(dòng)態(tài)電壓均衡。

典型動(dòng)態(tài)電壓平衡的方法包括，使用緩沖吸收電路實(shí)現(xiàn)電壓均衡和使用負(fù)反饋在驅(qū)動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)電壓均衡。使用緩沖吸收電路實(shí)現(xiàn)電壓均衡會(huì)降低電力電子器件的開(kāi)關(guān)速度，增加器件開(kāi)關(guān)損耗。利用負(fù)反饋在驅(qū)動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)電壓均衡是利用電壓傳感器檢測(cè)器件檢測(cè)每個(gè)器件開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的電壓，并不斷調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓均衡的方法。該方法通常需要高精度、高帶寬、小體積的傳感器，在增加成本的同時(shí)也增加了電路體積和復(fù)雜性。

因此，如何解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)具有低損耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)的電力電子器件串聯(lián)方案是一個(gè)重要課題，對(duì)提高電力電子變換器的性能，拓展電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種電力電子器件的間接串聯(lián)拓?fù)涞目刂品椒ǎ苊饬穗娏﹄娮悠骷闹苯哟?lián)，因此不需要緩沖吸收電路或者電壓傳感器，避免了額外增加的開(kāi)關(guān)損耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。此外，相比于直接串聯(lián)的方法，本發(fā)明提出的方案不需要器件同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷，對(duì)驅(qū)動(dòng)回路的同步性要求比較低，輸出電壓為多個(gè)階梯的電壓波形，電磁兼容性更好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種電力電子器件的間接串聯(lián)拓?fù)洌糜谔岣咚鲭娏﹄娮悠骷哪碗妷核剑鲭娏﹄娮悠骷拈g接串聯(lián)拓?fù)洌浒ù?lián)在一起的N個(gè)電力電子器件；所述N為偶數(shù)，且大于等于四；第N/2個(gè)電力電子器件和第N/2+1個(gè)電力電子器件的連接處為負(fù)載端；

每個(gè)所述電力電子器件的兩端均并聯(lián)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)電壓均衡的電阻；

在所述串聯(lián)在一起的N個(gè)電力電子器件的兩端并聯(lián)N/2個(gè)串聯(lián)在一起的半橋母線電容；在不包括首尾2個(gè)電力電子器件的剩余的N-2個(gè)電力電子器件中，以所述負(fù)載端為中間點(diǎn)的鏡像對(duì)稱(chēng)關(guān)系下，每M個(gè)電力電子器件兩端并聯(lián)M/2個(gè)串聯(lián)在一起的鉗位電容；所述M為偶數(shù)，且小于等于N-2；

在不包括首尾2個(gè)電力電子器件的剩余的N-2個(gè)電力電子器件中，以所述負(fù)載端為中間點(diǎn)的鏡像對(duì)稱(chēng)關(guān)系下，每K個(gè)電力電子器件之間并聯(lián)K/2個(gè)串聯(lián)在一起的在動(dòng)態(tài)過(guò)程中提供電流路徑的二極管；所述K為偶數(shù)，且小于等于N-2；所述在動(dòng)態(tài)過(guò)程中提供電流路徑的二極管的導(dǎo)通電流方向與所述電力電子器件導(dǎo)通電流的方向相反；

在所述串聯(lián)在一起的不包括首尾2個(gè)電力電子器件的N-2個(gè)電力電子器件中的每每個(gè)電力電子器件兩端并聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償電荷的器件。