一种七电平ANPC变流器拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种七电平ANPC变流器拓扑结构，包括直流侧、第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和辅助换向支路；直流侧包括直流支撑电容C1、C2；所述辅助换向支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，第一支路包括开关管S1a～S1c，所述第二支路包括开关管S2a～S2c及开关管S5～S7，所述第三支路包括开关管S3a～S3c及开关管S8～S10，第四支路包括开关管S4a～S4c；开关管S1a～S1c、开关管S2a～S2c和开关管S3a～S3c分别并联一个静态均压电阻Rs；辅助换向支路包括第一辅助换向支路、第二辅助换向支路和第三辅助换向支路。本发明专利技术解决了该类型变流器在零电平状态切换过程中串联开关管的均压问题；采用上述拓扑结构后，可以有效避免七电平ANPC变流器因零电平状态切换造成的串联开关管分压不均的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种七电平ANPC变流器拓扑结构
本专利技术涉及电能变换
，特别是涉及一种七电平ANPC变流器拓扑结构。
技术介绍
近年来，随着工业生产技术和人民生活水平的不断提高，人们对高压大容量变换器的需求也不断提高，使得多电平变换器成为各国学者的研究热点。相较于传统两电平变换器，多电平变换器具有控制灵活，输出电平数多，输出波形更加接近正弦波，在功率开关器件耐压值相同的条件下，可以获得更高的输出电压。目前工业领域上应用的多电平变流器拓扑结构主要有二极管箝位型、电容箝位型、混合箝位型、层叠式多单元型以及有源中点箝位型(ANPC)。其中，有源中点箝位型拓扑结构直流母线侧只有两个支撑电容，只需要控制一个母线电压，更适用于五电平或七电平的场合。同时该类型拓扑结构能够平衡开关管的功率损耗，为多电平变换器开关频率及系统容量的提高提供了可能性。但有源中点箝位拓扑结构的多电平变换器，在零电平状态切换的过程中，需要动作多个串联开关管，因此必然会产生串联开关管的均压问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种七电平ANPC变流器拓扑结构，用以解决七电平ANPC变流器在零电平状态切换过程中串联开关管的均压问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的，一种七电平ANPC变流器拓扑结构，包括直流侧、第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和辅助换向支路；所述直流侧包括直流支撑电容C1、C2；所述辅助换向支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路包括开关管S1a～S1c，所述第二支路包括开关管S2a～S2c及开关管S5～S7，所述第三支路包括开关管S3a～S3c及开关管S8～S10，所述第四支路包括开关管S4a～S4c；开关管S1a～S1c、开关管S2a～S2c和开关管S3a～S3c分别并联一个静态均压电阻Rs；所述辅助换向支路包括第一辅助换向支路、第二辅助换向支路和第三辅助换向支路；所述直流支撑电容C1的正极与开关管S1a的集电极连接，开关管S1a的发射极与开关管S1b的集电极连接，开关管S1b的发射极与开关管S1c的集电极连接，开关管S1c的发射极分别与开关管S2c的集电极、开关管S5的集电极、第三辅助支路的一端连接；所述直流支撑电容C1的负极分别与直流支撑电容C2的正极、开关管S2a的发射极、开关管S3a的集电极连接，开关管S2a的集电极与开关管S2b的发射极连接，开关管S2b的集电极与开关管S2c的发射极连接；所述开关管S5的发射极与开关管S6的集电极连接，开关管S6的发射极与开关管S7的集电极连接；开关管S3a的发射极与开关管S3b的集电极连接，开关管S3b的发射极与开关管S3c的集电极连接，开关管S3c的发射极分别与第三辅助支路的另一端、开关管S10的发射极、开关管S4c的集电极连接，开关管S10的集电极与开关管S9的发射极连接，开关管S9的集电极与开关管S8的发射极连接，开关管S8的集电极与开关管S7的发射极连接；直流支撑电容C2的负极与开关管S4a的发射极连接，开关管S4a的集电极与开关管S4b的发射极连接，开关管S4b的集电极与开关管S4c的发射极连接；所述第一辅助支路并联连接于开关管S2a的集电极与开关管S3a的发射极之间，所述第二辅助支路并联连接于开关管S2b的集电极与开关管S3b的发射极之间，开关管S5的发射极与开关管S10的集电极之间并联连接箝位电容Cf2，开关管S6的发射极与开关管S9的集电极之间并联连接箝位电容Cf1。进一步，所述第一辅助支路为辅助换向电容Ca1。进一步，所述第二辅助支路为辅助换向电容Ca2。进一步，所述第三辅助支路包括辅助换向电容Ca3、放电电阻Ra和辅助换流二极管Da，所述放电电阻Ra和辅助换流二极管Da并联连接后再与辅助换向电容Ca3串联连接，所述辅助换流二极管Da的正极与开关管S1c的发射极连接，辅助换流二极管的负极与辅助换向电容Ca3的正极连接，辅助换向电容Ca3的负极与开关管S3c的发射极连接。进一步，所述静态均压电阻Rs阻值远大于开关管的通态电阻值。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的有益技术效果：本专利技术提供的一种七电平ANPC变流器拓扑结构，通过在传统七电平ANPC变流器拓扑结构增加十二个静态均压电阻Rs，三个辅助换向电容Ca1、Ca2、Ca3，一个放电电阻Ra及一个辅助换向二极管Da并对开关管切换顺序进行控制，从而解决七电平ANPC变流器在零电平状态切换过程串联开关管的均压问题，同时，增加的无源器件只在切换过程中起辅助作用，使用频率低，功率级别低，尺寸很小，因此对整体成本影响较小。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为现有技术中七电平ANPC变流器的拓扑结构图；图2为本专利技术公开的一种七电平ANPC变流器的拓扑结构图；图3为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一种零电平状态示意图；图4为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二种零电平状态示意图；图5为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三种零电平状态示意图；图6为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第四种零电平状态示意图；图7为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M1状态；图8为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M2状态；图9为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M3状态；图10为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M4状态；图11为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M5状态；图12为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M6状态；图13为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M7状态；图14为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M8状态；图15为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第一切换模式的M9状态；图16为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M1状态；图17为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M2状态；图18为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M3状态；图19为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M4状态；图20为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M5状态；图21为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M6状态；图22为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M7状态；图23为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M8状态；图24为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第二切换模式的M9状态；图25为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三切换模式的M1状态；图26为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三切换模式的M2状态；图27为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三切换模式的M3状态；图28为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三切换模式的M4状态；图29为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三切换模式的M5状态；图30为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三切换模式的M6状态；图31为本专利技术公开的七电平ANPC变流器处于第三切换模式的M7状态；图32为本专利技术公开的七电平ANPC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种七电平ANPC变流器拓扑结构，其特征在于：包括直流侧、第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和辅助换向支路；所述直流侧包括直流支撑电容C1、C2；所述辅助换向支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路包括开关管S1a～S1c，所述第二支路包括开关管S2a～S2c及开关管S5～S7，所述第三支路包括开关管S3a～S3c及开关管S8～S10，所述第四支路包括开关管S4a～S4c；开关管S1a～S1c、开关管S2a～S2c和开关管S3a～S3c分别并联一个静态均压电阻Rs；所述辅助换向支路包括第一辅助换向支路、第二辅助换向支路和第三辅助换向支路；所述直流支撑电容C1的正极与开关管S1a的集电极连接，开关管S1a的发射极与开关管S1b的集电极连接，开关管S1b的发射极与开关管S1c的集电极连接，开关管S1c的发射极分别与开关管S2c的集电极、开关管S5的集电极、第三辅助支路的一端连接；所述直流支撑电容C1的负极分别与直流支撑电容C2的正极、开关管S2a的发射极、开关管S3a的集电极连接，开关管S2a的集电极与开关管S2b的发射极连接，开关管S2b的集电极与开关管S2c的发射极连接；所述开关管S5的发射极与开关管S6的集电极连接，开关管S6的发射极与开关管S7的集电极连接；开关管S3a的发射极与开关管S3b的集电极连接，开关管S3b的发射极与开关管S3c的集电极连接，开关管S3c的发射极分别与第三辅助支路的另一端、开关管S10的发射极、开关管S4c的集电极连接，开关管S10的集电极与开关管S9的发射极连接，开关管S9的集电极与开关管S8的发射极连接，开关管S8的集电极与开关管S7的发射极连接；直流支撑电容C2的负极与开关管S4a的发射极连接，开关管S4a的集电极与开关管S4b的发射极连接，开关管S4b的集电极与开关管S4c的发射极连接；所述第一辅助支路并联连接于开关管S2a的集电极与开关管S3a的发射极之间，所述第二辅助支路并联连接于开关管S2b的集电极与开关管S3b的发射极之间，开关管S5的发射极与开关管S10的集电极之间并联连接箝位电容Cf2，开关管S6的发射极与开关管S9的集电极之间并联连接箝位电容Cf1。...

【技术特征摘要】
1.一种七电平ANPC变流器拓扑结构，其特征在于：包括直流侧、第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和辅助换向支路；所述直流侧包括直流支撑电容C1、C2；所述辅助换向支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路包括开关管S1a～S1c，所述第二支路包括开关管S2a～S2c及开关管S5～S7，所述第三支路包括开关管S3a～S3c及开关管S8～S10，所述第四支路包括开关管S4a～S4c；开关管S1a～S1c、开关管S2a～S2c和开关管S3a～S3c分别并联一个静态均压电阻Rs；所述辅助换向支路包括第一辅助换向支路、第二辅助换向支路和第三辅助换向支路；所述直流支撑电容C1的正极与开关管S1a的集电极连接，开关管S1a的发射极与开关管S1b的集电极连接，开关管S1b的发射极与开关管S1c的集电极连接，开关管S1c的发射极分别与开关管S2c的集电极、开关管S5的集电极、第三辅助支路的一端连接；所述直流支撑电容C1的负极分别与直流支撑电容C2的正极、开关管S2a的发射极、开关管S3a的集电极连接，开关管S2a的集电极与开关管S2b的发射极连接，开关管S2b的集电极与开关管S2c的发射极连接；所述开关管S5的发射极与开关管S6的集电极连接，开关管S6的发射极与开关管S7的集电极连接；开关管S3a的发射极与开关管S3b的集电极连接，开关管S3b的发射极与开关管S3c的集电极连接，开关管S3c的发射极分别与第三辅助支路的另一端、开关管S10的发射极、开关管S4c的集...

【专利技术属性】
技术研发人员：绳伟辉，干永革，王会锦，赵聪，郝亚川，
申请(专利权)人：中冶赛迪电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11