一种升压式多电平逆变器电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种升压式多电平逆变器电路及其控制方法，包括与直流电源连接的第一子模块电路，与第一子模块电路依次连接的多个第二子模块电路，与末端的第二子模块电路连接的第三子模块电路；该电路的工作包括正半周正弦波输出、负半周正弦波输出和充电模式，在实际工作状态下，在需要输出脉冲时切换到输出模式，无需输出时切换到充电模式，通过输出模式和充电模式的不断切换，电容电压自动保持动态平衡，无需升压变压器便可实现成倍于直流电源电压的交流输出，升压变比由子模块数量和占空比决定，子模块内部桥臂耐压等于直流电源电压。压。压。

【技术实现步骤摘要】
一种升压式多电平逆变器电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及逆变器
，具体涉及一种升压式多电平逆变器电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]多电平级联式逆变器被广泛用于产生中高压交流电，通过多个模块的串并联，降低单个功率器件的电压、电流应力，并且多电平调制能够实现高电能质量的输出。由于多电平电路工作的前提是保证能量在单元间的稳定平均分配，因此多电平级联式逆变器需要解决的首要问题是模块间的能量均衡调制策略。
[0003]传统的二极管箝位式多电平逆变器无法通过控制实现三电平以上的电压平衡，H桥级联型和模块化多电平级联型(MMC)都需要复杂的电容电压平衡策略和数量众多的传感器。另外，在变流过程中变换器的电压调节范围有限，升压基本依靠交流侧变压器完成。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种升压式多电平逆变器电路及其控制方法。本专利技术可以实现由直流向交流的电能转换，无需额外电压或能量的均衡方案；此外，本专利技术无需升压变压器便可实现成倍于直流电源电压的交流输出。
[0005]为解决上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种升压式多电平逆变器电路，其特征在于：包括与直流电源连接的第一子模块电路M1，第一子模块电路M1依次连接有多个第二子模块电路M
n
(n＝2,3,...,N
‑
1)，末端的第二子模块电路连接有第三子模块电路M
N
；所述第一子模块电路M1包括与直流电源连接第一电容C1，第一电容C1并联有第一a桥臂和第一b桥臂；所述的第一a桥臂的上桥臂设有开关管S
1_1
，下桥臂设有开关管S
1_3
和开关管S
1_5
，且开关管S
1_3
和开关管S
1_5
为反向串联；所述第一b桥臂的上桥臂为二极管D
1_1
和开关管S
1_2
串联，二极管D
1_1
阳极与第一电容C1相连，二极管D
1_1
阴极与开关管S
1_2
相连，第一b桥臂的下桥臂设有一个开关管S
1_4
；所述第二子模块电路M
n
包括第二电容C
n
(n＝2,3,...,N
‑
1)，第二电容C
n
并联有第二a桥臂和第二b桥臂；所述的第二a桥臂的上桥臂设有开关管S
n_1
，下桥臂为二极管D
n_2
和开关管S
n_3
串联，二极管D
n_2
阳极与开关管S
n_3
相连，二极管D
n_2
阴极与第二电容C
n
相连；所述第二b桥臂的上桥臂为二极管D
n_1
和开关管S
n_2
串联，二极管D
n_1
阳极与第二电容C
n
相连，二极管D
n_1
阴极与开关管S
n_2
相连，第二b桥臂的下桥臂设有开关管S
n_4
；所述第三子模块电路M
N
包括第三电容C
N
，第三电容C
N
并联有第三a桥臂和第三b桥臂；所述的第三a桥臂的上桥臂设有开关管S
N_1
，下桥臂为二极管D
N_2
和开关管S
N_3
串联，二极管D
N_2
阳极与开关管S
N_3
相连，二极管D
N_2
阴极与第三电容C
N
相连；所述第三b桥臂的上桥臂为二极管D
N_1
和开关管S
N_2
串联，二极管D
N_1
阳极与第三电容C
N
相连，二极管D
N_1
阴极与开关管S
N_2
相连，第三b桥臂的下桥臂设有开关管S
N_4
；所述第三a桥臂和第三b桥臂的中点并联有电容C
N+1
；所述第一子模块电路M1的第一a桥臂的中点和第一b桥臂的中点分别连接在第一个第二子模块电路M2的第二电容C2的两端，第一个第二子模块电路M2的第二a桥臂的中点和第二b桥臂的中点分别连接在下一个第二子模块电路M3的第二电容C3的两端，以此类推直至最后一个第二子模块电路M
N
‑1的第二a桥臂的中点和第二b桥臂的中点分别连接在第三子模块电路M
N
的第三电容C
N
的两端。2.根据权利要求1所述的升压式多电平逆变器电路，其特征在于：所述电容C
N+1
与第三a桥臂中点之间设有开关管S
cut
；所述的第三子模块电路M
N
与直流电源之间还设有续流电路；所述续流电路中设有二极管D
on
和开关管S
on
；所述二极管D
on
的阳极与开关管S
on
相连，二极管D
on
的阴极第三子模块电路M
N
的电容C
N+1
相连。3.根据权利要求2所述的升压式多电平逆变器电路的控制方法，其特征在于：该电路的工作包括正半周正弦波输出和负半周正弦波输出，具体控制方法如下：当输出正弦波正半周电压时，随着电平数的增加，从第三子模块电路M
N
向第一子模块电路M1依次加入输出，电容从第三电容C
N
开始一直到第一电容C1进行串联放电，输出电平数由串联电容数目决定；当输出a(a＝1,2,...,N
‑
1)电平时，参与输出的第二子模块电路M
N
‑
a+1
至第三子模块电路M
N
的开关管S
n_1
导通；从第二子模块电路M
N
‑
a
开始，不参与输出的第二子模块电路按照前一个第二子模块电路的开关管S
n_1
导通，后一个第二子模块电路的开关管S
n_4
并联二极管导通，依次循环直到第二子模块电路M2；当输出正弦波负半周电压时，随着...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓焰，邓兆哲，何湘宁，刘星亮，邱祁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：