一种子模块连接可自由配置的开关电容多电平逆变器结构制造技术

一种子模块连接可自由配置的开关电容多电平逆变器结构，属于电力电子领域。由一个直流源V

【技术实现步骤摘要】
一种子模块连接可自由配置的开关电容多电平逆变器结构


[0001]本专利技术属于电力电子领域，具体是涉及一种子模块连接可自由配置的开关电容多电平逆变器结构，根据子模块的不同连接配置可构建多个不同的开关电容多电平逆变器拓扑，适用于不同的应用场景。

技术介绍

[0002]近年来，开关电容多电平逆变器因其具有升压能力、电容电压自平衡等优点受到国内外研究人员的广泛关注，尤其是结构简单、易于扩展的全桥型开关电容多电平逆变器。在全桥型开关电容多电平逆变器中，通常将串并联开关电容子模块的两个并联开关管(二极管)连接到前一个子模块的电容两端从而实现电平扩展([1]E.Babaei,and S.S.Gowgani,“Hybrid Multilevel Inverter Using Switched Capacitor Units,”IEEE Transactions on Industrial Electronics,vol.61,no.9,pp.4614
‑
4621,2014)。在这种连接配置方式下，第k个子模块中的电容需要经过2k个开关管才能从输入充电，将导致较大的导通损耗。为了降低导通损耗，文献([2]H.Khoun
‑
Jahan,“Switched Capacitor Based Cascaded Half
‑
Bridge Multilevel Inverter With Voltage Boosting Feature,”CPSS Transactions on Power Electronics and Applications,vol.6,no.1,pp.63
‑
73,2021)将所有与电容正极相连的开关管(二极管)直接连接到输入的正极，文献([3]E.Zamiri,N.Vosoughi,S.H.Hosseini,R.Barzegarkhoo,and M.Sabahi,“A New Cascaded Switched
‑
Capacitor Multilevel Inverter Based on Improved Series
–
Parallel Conversion With Less Number of Components,”IEEE Transactions on Industrial Electronics,vol.63,no.6,pp.3582
‑
3594,2016)将所有与电容负极相连的开关管直接连接到输入的负极。然而，上述两种方案的子模块连接方式单一，难以满足不同应用场景的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对目前全桥型开关电容多电平逆变器拓扑数量较少等问题，提供一种子模块连接可自由配置的开关电容多电平逆变器结构，通过配置子模块的不同连接可构建多个不同的开关电容多电平逆变器拓扑，适用于不同的应用场景。
[0004]本专利技术包括一个直流源V
dc
、m个子模块A
l1
～A
lm
、n个子模块A
r1
～A
rn
、一个全桥电路和一个交流输出v
o
，每个子模块A
li
(i＝1,2,
…
,m)由三个开关管S
lai
、S
lbi
、S
lci
和一个电容C
li
组成，每个子模块A
rj
(j＝1,2,
…
,n)由三个开关管S
raj
、S
rbj
、S
rcj
和一个电容C
rj
组成，全桥电路由开关管S1～S4组成；
[0005]所述每个子模块A
li
中，开关管S
lai
、S
lci
的一端与电容C
li
的一端连接于节点a
li
，电容C
li
的另一端与开关管S
lbi
的一端连接于节点b
li
，开关管S
lc1
的另一端连接于直流源V
dc
的负端b0，开关管S
lc2～m
的另一端分别与节点b
l1～m
‑1相连；开关管S
lai
的另一端c
li
可自由连接于节点a0、a
l1
～a
l(i
‑
1)
、a
l(i+1)
～a
lm
、a
r1
～a
rn
中的任意一点，开关管S
lbi
的另一端d
li
可自由连接于节点b0、b
l1
～b
l(i
‑
1)
、b
l(i+1)
～b
lm
、b
r1
～b
rn
中的任意一点；
[0006]所述每个子模块A
rj
中，开关管S
raj
的一端与电容C
rj
的一端连接于节点a
rj
，电容C
rj
的另一端与开关管S
rbj
、S
rcj
的一端连接于节点b
rj
，开关管S
rc1
的另一端连接于直流源V
dc
的正端a0，开关管S
rc2～n
的另一端分别与节点a
r1～n
‑1相连；开关管S
raj
的另一端c
rj
可自由连接于节点a0、a
l1
～a
lm
、a
r1
～a
r(j
‑
1)
、a
r(j+1)
～a
rn
中的任意一点，开关管S
rbj
的另一端d
rj
可自由连接于节点b0、b
l1
～b
lm
、b
r1
～b
r(j
‑
1)
、b
r(j+1)
～b
rn
中的任意一点；
[0007]所述全桥电路中的开关管S1、S3的一端与子模块A
rn
的节点a
rn
相连，开关管S1的另一端与开关管S2的一端、交流输出v
o
的一端相连，交流输出v
o
的另一端与开关管S3的另一端、开关管S4的一端相连，开关管S4的另一端与开关管S2的另一端连接于子模块A
lm
的节点b
lm
。
[0008]通过节点c
li
、d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种子模块连接可自由配置的开关电容多电平逆变器结构，其特征在于包括一个直流源V
dc
、m个子模块A
l1
～A
lm
、n个子模块A
r1
～A
rn
、一个全桥电路和一个交流输出v
o
，每个子模块A
li
(i＝1,2,
…
,m)由三个开关管S
lai
、S
lbi
、S
lci
和一个电容C
li
组成，每个子模块A
rj
(j＝1,2,
…
,n)由三个开关管S
raj
、S
rbj
、S
rcj
和一个电容C
rj
组成，全桥电路由开关管S1～S4组成；进一步地，在每个子模块A
li
中，开关管S
lai
、S
lci
的一端与电容C
li
的一端连接于节点a
li
，电容C
li
的另一端与开关管S
lbi
的一端连接于节点b
li
，开关管S
lc1
的另一端连接于直流源V
dc
的负端b0，开关管S
lc2～m
的另一端分别与节点b
l1～m
‑1相连；进一步地，在每个子模块A
rj
中，开关管S
raj
的一端与电容C
rj
的一端连接于节点a
rj
，电容C
rj
的另一端与开关管S
rbj
、S
rcj
的一端连接于节点b
rj
，开关管S
rc1
的另一端连接于直流源V
dc
的正端a0，开关管S
rc2～n
的另一端分别与节点a
r1～n
‑1相连；进一步地，开关管S
lai
的另一端c
li
自由连接于节点a0、a
l1
～a
l(i
‑
1)
、a
l(i+1)
～a
lm
、a
r1
～a
rn
中的任意一点，开关管S
raj
的另一端c
rj
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂鹏，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：