一种钳位式五电平电压源型变换器及控制方法技术

一种钳位式五电平电压源型变换器，属于电力电子变换装置领域。包括5个电容器，4个接线端，14绝缘栅双极晶体管。输出电压Vxo受控制器触发控制，所述的控制器为常规的触发控制器，控制输出电压分别为Vdc、3Vdc/4、Vdc/2、Vdc/4和0；Vdc表示直流母线电压，并定义绝缘栅双极晶体管开关状态，1为导通，0为关断。本钳位式五电平电压源型变换器相对于五电平模块化多电平换流器具有更少的电容，减小了系统整体的大小，降低了成本，且拓扑结构简单，易于控制，适用于中高压大功率的应用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种钳位式五电平电压源型变换器及控制方法
技术介绍
随着电力电子
的迅速发展，开关变换器的应用越来越广泛，尤其是近年来，在许多大功率的应用场合，需要提高变换器的工作电压来达到降低工作电流从而提高变换器效率的目的。但是，电压等级较高的开关管很少，且满足条件的开关管成本较高，这就使得在高电压大功率应用场合，选择合适耐压值的开关管往往比较困难。因此，多电平变换器电路逐渐得到广泛关注。其中，模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter,MMC)采用子模块级联结构，具有开关器件应力小，电压、电流波形质量高，输出电压调节灵活等特点，因此在高压直流输电和电能变换领域得到广泛应用。在传统的模块组合五电平电路结构中，对于三相系统来说，电容数目较多，这就导致了故障点多，故障率高等缺点。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种钳位式五电平电压源型变换器，所用电容器数量少，减少了故障点，降低了故障率，降低了成本。为了实现上述目的，本钳位式五电平电压源型变换器包括电容器C1、电容器C2、电容器C3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钳位式五电平电压源型变换器，其特征在于，包括电容器C1、电容器C2、电容器C3、电容器C4、电容器C5，第一接线端(1)、第二接线端(2)、第三接线端(3)、第四接线端(4)，绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8、IGBT9、IGBT10、IGBT11、IGBT12、IGBT13、IGBT14；/n第一接线端(1)与电容器C1和绝缘栅双极晶体管IGBT1的集电极连接；电容器C1的另一端与电容C2和绝缘栅双极晶体管IGBT2的发射极连接；/n第二接线端(2)与电容器C2、电容器C3和绝缘栅双极晶体管IGBT13的集...

【技术特征摘要】
1.一种钳位式五电平电压源型变换器，其特征在于，包括电容器C1、电容器C2、电容器C3、电容器C4、电容器C5，第一接线端(1)、第二接线端(2)、第三接线端(3)、第四接线端(4)，绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8、IGBT9、IGBT10、IGBT11、IGBT12、IGBT13、IGBT14；
第一接线端(1)与电容器C1和绝缘栅双极晶体管IGBT1的集电极连接；电容器C1的另一端与电容C2和绝缘栅双极晶体管IGBT2的发射极连接；
第二接线端(2)与电容器C2、电容器C3和绝缘栅双极晶体管IGBT13的集电极连接；
第三接线端(3)与电容器C4和绝缘栅双极晶体管IGBT4的发射极连接；电容器C4的另一端与电容器C3和绝缘栅双极晶体管IGBT3的集电极连接；
第四接线端(4)与绝缘栅双极晶体管IGBT11的发射极和绝缘栅双极晶体管IGBT12的集电极连接；
绝缘栅双极晶体管IGBT5的集电极与绝缘栅双极晶体管IGBT1的发射极和绝缘栅双极晶体管IGBT2的集电极连接；绝缘栅双极晶体管IGBT6的发射极与绝缘栅双极晶体管IGBT3的发射极和绝缘栅双极晶体管IGBT4的集电极连接；
绝缘栅双极晶体管IGBT7的集电极与绝缘栅双极晶体管IGBT5的发射极连接；绝缘栅双极晶体管IGBT10的发射极与绝缘栅双极晶体管IGBT6的集电极连接；
绝缘栅双极晶体管IGBT8的集电极与绝缘栅双极晶体管IGBT7的发射极和绝缘栅双极晶体管IGBT11的集电极以及电容器C5连接；绝缘栅双极晶体管IGBT9的发射极与绝缘栅双极晶体管IGBT10的集电极和绝缘栅双极晶体管IGBT12的发射极以及电容器C5连接；
绝缘栅双极晶体管IGBT14的集电极与绝缘栅双极晶体管IGBT8的发射极和绝缘栅双极晶体管IGBT9的集电极连接；绝缘栅双极晶体管IGBT14的发射极与绝缘栅双极晶体管IGBT13的发射极连接。


2.权利要求1所述的一种钳位式五电平电压源型变换器的控制方法，其特征在于，输出电压Vxo受控制器触发控制，所述的控制器为常规的触发控制器，控制绝缘栅双极晶体管，控制输出电压分别为Vdc、3Vdc/4、Vdc/2、Vdc/4和0；Vdc表示直流母线电压，并定义绝缘栅双极晶体管开关状态，1为导通，0为关断。


3.根据权利要求2所述的一种钳位式五电平电压源型变换器的控制方法，其特征在于，当变换器输出电压为Vdc时，变换器输出电平数为4，此时只有1种开关状态A，绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT5、IGBT7、IGBT11导通，当电流大于0时，通过绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT5、IGBT7、IGBT11流出变换器，当电流小于0时，通过并联在绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT5、IGBT7、IGBT11发射极和集电极之间的体二极管流入变换器。


4.根据权利要求2所述的一种钳位式五电平电压源型变换器的控制方法，其特征在于，当变换器输出电压为3Vdc/4时，变换器输出电平数为3，此时只有3种开关状态B1-B3：
当开关状态为B1时，绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT5、IGBT7、IGBT12导通，当电流大于0时，通过绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT5、IGBT7和IGBT12的体二极管流出变换器，当电流小于0时，通过绝缘栅双极晶体管IGBT1、IGBT5、IGBT7的体二极管和绝缘栅双极晶体管IGBT12流入变换器，此时电流流经电容C5；当开关状态为B2时，绝缘栅双极晶体管IGBT2、IGBT5、IGBT7、IGBT11导通，当电流大于0时，通过绝缘栅双极晶体管IGBT5、IGBT7、IGBT11和绝缘栅双极晶体管IGBT2的体二极管流出变换器，当电流小于0时，通过绝缘栅双极晶体管IGBT5、IGBT7、IGBT11的体二极管和绝缘栅双极晶体管IGBT2流入变换器，此时电流流经电容C1；当开关状态为B3时，绝缘栅双极晶体管IGBT9、IGBT11、IGBT13、IGBT14导通，当电流大于0时，通过绝缘栅双极晶体管IGBT9、IGBT11、IGBT13和绝缘栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，刘战，李从建，张文明，张宇，赵威，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32