[發明專利]一種基于碳化硅的ANPC三電平拓撲低損耗切換方法

在審

• 申請號: 202210018979.X
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN115694229A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 魯思兆;黃潔;李思奇
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/088
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 荔恒輝

1.基于碳化硅的ANPC三電平拓撲低損耗切換方法，其特征在于，ANPC三電平拓撲結構的正極和負極分別設為P點和N點，P點和N點的中點為O點，P點和O點之間設有電容C₁，N點和O點之間設有電容C₂，ANPC三電平拓撲結構包括六個開關單元，分別為K₁、K₂、K₃、K₄、K_p和K_n，其中開關單元K₁、K₂、K₃、K₄依次串聯在P點和N點之間，開關單元K_p、K_n串聯后和串聯后的開關單元K₂、K₃并聯，開關單元K_p、K_n連接的中點設為O₁點，O₁點和O點連接；

設任意一個開關單元為K_i，K_i包括開關管S_i、反并聯二極管D_i和電容C_ossi，開關管S_i、反并聯二極管D_i和電容C_ossi并聯設置，設P點和N點之間的電容為V_dc；

根據ANPC三電平拓撲輸出電流的方向、控制輸出的電壓的切換情況和各個開關管在拓撲結構中的位置確定六個開關管S₁、S₂、S₃、S₄、S_p、S_n的斷開與開通狀態，具體方法為：

當ANPC三電平拓撲輸出電流方向為正，要控制輸出電平在零電平與正電平之間進行快速切換時，則進入步驟(1)；當輸出電流方向為正，要控制輸出電平由負電平與零電平之間進行快速切換時，則進入步驟(2)；當輸出電流方向為負，要控制輸出電平由零電平與負電平之間進行快速切換時，則進入步驟(3)；當輸出電流方向為負，要控制輸出電平由零電平與正電平之間進行快速切換時，則進入步驟(4)；

(1)當輸出電流方向為正時，要控制輸出電平由零電平切換為正電平時，此時六個開關管的原始狀態為S₁、S₃、S₄、S_p為斷開狀態，S₂、S_n為開通狀態，將六個開關管的由原始狀態變為S₃、S₄、S_p為斷開狀態，S₁、S₂、S_n為開通狀態；要控制輸出電平由正電平切換為零電平時，將六個開關管中的S₃、S₄、S_p為斷開狀態，S₁、S₂、S_n為開通狀態變為S₁、S₃、S₄、S_p為斷開狀態，S₂、S_n為開通狀態；

(2)當輸出電流方向為正時，要控制輸出電平由零電平切換為負電平時，此時六個開關管的原始狀態為S₁、S₄為斷開狀態，S₂、S₃、S_p、S_n為開通狀態，將六個開關管的由原始狀態先變為S₁、S₂、S₄為斷開狀態，S₃、S_p、S_n為開通狀態，最后再變為S₁、S₂、S₄、S_n為斷開狀態，S₃、S_p為開通狀態；要控制輸出電平由負電平切換為零電平時，將六個開關管中的S₁、S₂、S₄、S_n為斷開狀態，S₃、S_p為開通狀態先變為S₁、S₄、S_n為斷開狀態，S₂、S₃、S_p為開通狀態，最后再變為S₁、S₄為斷開狀態，S₂、S₃、S_p、S_n為開通狀態；

(3)當輸出電流方向為負時，要控制輸出電平由零電平切換為負電平時，此時六個開關管的原始狀態為S₁、S₂、S₄、S_n為斷開狀態，S₂、S_p為開通狀態，將六個開關管的由原始狀態變為S₁、S₂、S_n為斷開狀態，S₃、S₄、S_p為開通狀態；要控制輸出電平由負電平切換為零電平時，將六個開關管中的S₁、S₂、S_n為斷開狀態，S₃、S₄、S_p為開通狀態變為S₁、S₂、S₄、S_n為斷開狀態，S₂、S_p為開通狀態；

(4)當輸出電流方向為負時，要控制輸出電平由零電平切換為正電平時，此時六個開關管的原始狀態為S₁、S₄為斷開狀態，S₂、S₃、S_p、S_n為開通狀態，將六個開關管的由原始狀態先變為S₁、S₃、S₄為斷開狀態，S₂、S_p、S_n為開通狀態，最后再變為S₁、S₃、S₄、S_p為斷開狀態，S₂、S_n為開通狀態；要控制輸出電平由正電平切換為零電平時，將六個開關管中的S₁、S₃、S₄、S_p為斷開狀態，S₂、S_n為開通狀態先變為S₁、S₄、S_p為斷開狀態，S₂、S₃、S_n為開通狀態，最后再變為S₁、S₄為斷開狀態，S₂、S₃、S_p、S_n為開通狀態。

2.根據權利要求1所述的基于碳化硅的ANPC三電平拓撲低損耗切換方法，其特征在于，三電平拓撲結構中的六個開關單元均為碳化硅。