适用于高功率密度场合的多电平矩阵变换器及其箝位电容电压控制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于高功率密度场合的多电平矩阵变换器及其箝位电容电压控制方法，能够适用于对功率密度、可靠性要求高的直接交‑交变换场合。该变换器拓扑结构能实现输出多电平，单器件耐压低于传统两电平拓扑，输出端谐波可以有效降低，电压阶梯也会更小；不同级箝位电路电压的比例分别为1:2:3:…N‑1。与现有技术相比，本发明专利技术所有器件应力一致，每个双向开关承担最大耐压一致，模块性强，便于器件选型与维护，有效降低后期成本；此外，本发明专利技术使得电容可平衡区域增加，电容电压可控范围大大增大，在低调制区域(电压利用率低)时能够对电容进行完全控制，并且电容平衡计算复杂度降低。

【技术实现步骤摘要】
适用于高功率密度场合的多电平矩阵变换器及其箝位电容电压控制方法
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种适用于高功率密度场合的多电平矩阵变换器及其箝位电容电压控制方法。
技术介绍
为了提高能源的利用效率，实现低碳经济，高电压、大容量、高可靠性的电力电子变换器在新能源发电、新能源汽车、高电压等级电力系统、全电舰艇驱动、电力机车牵引以及航空航天等领域被大量采用。新能源发电、电动汽车、新型储能装置以及其它符合低碳经济、可持续发展思路的方向逐渐成为研究的热点，高功率密度、高可靠性的新型电力电子变换器拓扑结构以及与其对应的调制、控制策略作为包括电气化铁路、电动汽车等绿色交通领域与新能源领域的关键性技术问题，其研究有着重要的意义。关于传统AC-DC-AC型拓扑的研究与开发已取得了长足的进展，多种较为成熟的产品在市场上出现并占在整个变换器系统领域占主导地位，但是随着工业电气自动化的不断进步，以及节能和环保要求的不断提高，该拓扑仍有许多方面存在不足：(1)AC-DC-AC型拓扑的变换器均含有大容量直流储能环节，其巨大的体积和重量减少了变换器的功率密度，造成了变换器在安装、维护和使用过程中的不便。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高功率密度场合的多电平矩阵变换器，其特征在于：包括三相桥臂，每个桥臂均由N‑1组双向开关电路依次连接组成，相邻两组双向开关电路之间连接有箝位电路，所述桥臂具有三相输入端口和一个输出端口且各桥臂同相的输入端口共连，N为多电平矩阵变换器输出相电压的电平数且N为大于1的自然数。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高功率密度场合的多电平矩阵变换器，其特征在于：包括三相桥臂，每个桥臂均由N-1组双向开关电路依次连接组成，相邻两组双向开关电路之间连接有箝位电路，所述桥臂具有三相输入端口和一个输出端口且各桥臂同相的输入端口共连，N为多电平矩阵变换器输出相电压的电平数且N为大于1的自然数。2.根据权利要求1所述的多电平矩阵变换器，其特征在于：所述双向开关电路由三个双向开关SA～SC组成，对于任一桥臂，该桥臂中所有双向开关电路的双向开关Sj依次级联后形成两个端点Tj1和Tj2，j＝A、B或C；其中端点Tj1作为该桥臂的j相输入端口，端点TA2、TB2和TB2共连后作为该桥臂的输出端口。3.根据权利要求2所述的多电平矩阵变换器，其特征在于：所述箝位电路由三个箝位电容C1～C3组成且连接于相邻两组双向开关电路I和II之间，则箝位电容C1的一端与箝位电容C3的一端、双向开关电路I中双向开关SA的一端以及双向开关电路II中双向开关SA的一端相连，箝位电容C1的另一端与箝位电容C2的一端、双向开关电路I中双向开关SB的一端以及双向开关电路II中双向开关SB的一端相连，箝位电容C2的另一端与箝位电容C3的另一端、双向开关电路I中双向开关SC的一端以及双向开关电路II中双向开关SC的一端相连。4.根据权利要求1所述的多电平矩阵变换器，其特征在于：所述多电平矩阵变换器还包括有输入滤波器，所述输入滤波器包括三相滤波电感LA～LC和三个滤波电容CH1～CH3；其中，滤波电感LA的一端作为多电平矩阵变换器的A相输入接口，滤波电感LA的另一端与滤波电容CH1的一端、滤波电容CH3的一端以及各桥臂的A相输入端口相连，滤波电感LB的一端作为多电平矩阵变换器的B相输入接口，滤波电感LB的另一端与滤波电容CH1的另一端、滤波电容CH2的一端以及各桥臂的B相输入端口相连，滤波电感LC的一端作为多电平矩阵变换器的C相输入接口，滤波电感LC的另一端与滤波电容CH2的另一端、滤波电容CH3的另一端以及各桥臂的C相输入端口相连。5.一种如权利要求3所述多电平矩阵变换器的箝位电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱麟，黄晓艳，吴立建，方攸同，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33