CN105337521A - 多电平转换器 - Google Patents

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张帆
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Abstract

本发明公开一种多电平转换器。该多电平转换器包括连接在正极直流母线端与交流输出端之间并包括串联连接的第一开关元件及第二开关元件的第一开关支路、连接在交流输出端与负极直流母线端之间并包括串联连接的第三开关元件及第四开关元件的第二开关支路、连接在直流母线中性点与第一开关支路的第一开关元件和第二开关元件的连接点之间的第三开关支路、连接在直流母线中性点与第二开关支路的第三开关元件和第四开关元件的连接点之间并且完全独立于第三开关支路的第四开关支路、以及连接在第一开关支路的第一开关元件和第二开关元件的连接点与第二开关支路的第三开关元件和第四开关元件的连接点之间的飞跨电容器。

Description

多电平转换器
技术领域
本发明涉及半导体功率转换技术，尤其涉及一种可以输出多个电压电平的多电平转换器。
背景技术
多电平转换器通常使用多个功率半导体开关，其耦合于较低电平的DC-link(直流母线)电压来通过合成阶梯电压波形执行功率转换。多电平转换器能够有效地减少输出电压的谐波失真及dv/dt，提高输出电压的谐波性能。因此，近年来多电平转换器在例如并网接口及马达驱动器等的高压大容量电力电子及交流调速系统中已经得到了广泛应用。
用于实现多电平功率转换器可以具有多种不同的拓扑结构，例如中性点箝位(Neutral-PointClamped，NPC)转换器拓扑结构、中性点先导(Neutral-PointPiloted，NPP)转换器拓扑结构、飞跨电容器(FlyingCapacitor，FC)转换器拓扑结构以及H桥(H-Bridge)转换器拓扑结构等。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种多电平转换器，其包括：
第一开关支路，其连接在正极直流母线端与交流输出端之间，并包括串联连接的第一开关元件及第二开关元件；
第二开关支路，其连接在所述交流输出端与负极直流母线端之间，并包括串联连接的第三开关元件及第四开关元件；
第三开关支路，其连接在直流母线中性点与所述第一开关支路的所述第一开关元件和所述第二开关元件的连接点之间；
第四开关支路，其连接在所述直流母线中性点与所述第二开关支路的所述第三开关元件和所述第四开关元件的连接点之间，并且，所述第四开关支路完全独立于所述第三开关支路；以及
飞跨电容器，其连接在所述第一开关支路的所述第一开关元件和所述第二开关元件的所述连接点与所述第二开关支路的所述第三开关元件和所述第四开关元件的所述连接点之间。
本发明的多电平转换器的结构简单、对称，降低了各个开关元件的控制及布局复杂度；相较于现有的多电平转换器拓扑结构来说需要更少的功率半导体开关，使用更少的飞跨电容器，因此，本发明的多电平转换器的成本低廉；本发明的多电平转换器通过半导体开关状态的合适选择，达到飞跨电容器电路结构的冗余设计，使得飞跨电容器的充电和放电能够交替性地进行，从而能够容易地平衡飞跨电容器两端的电压，进而能够输出稳定的电压电平；本发明的多电平转换器能够有效地减少输出电压的谐波失真及dv/dt，提高输出电压的谐波性能。此外，本发明的多电平转换器的操作方法简单、控制容易。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：
图1是根据本发明的第一具体实施方式的三相多电平转换器的电路图；
图2是图1所示的多电平转换器的一个相脚的电路图；
图3示出图2所示的带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块的另一种实现方式；
图4a-4b示出图2所示的多电平转换器在输出第一电压电平时电流流过的路径；
图5a-5b示出图2所示的多电平转换器在输出第二电压电平时电流流过的路径；
图6a-6b示出图2所示的多电平转换器在输出第三电压电平时电流流过的路径；
图6c-6d示出图2所示的多电平转换器在输出第三电压电平时电流流过的另一条路径；
图7a-7d示出图2所示的多电平转换器在输出第四电压电平时电流流过的路径；
图8a-8d示出图2所示的多电平转换器在输出第五电压电平时电流流过的路径；
图9a示出图2所示的多电平转换器在电流为正向时的各个半导体开关的操作；
图9b示出图2所示的多电平转换器在电流为负向时的各个半导体开关的操作；
图10是根据本发明的第二具体实施方式的多电平转换器的电路图；及
图11是根据本发明的第三具体实施方式的多电平转换器的电路图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
图1是根据本发明的第一具体实施方式的多电平转换器去实现三相多电平转换器的一个示例的电路图，图2是图1所示的三相多电平转换器的一个相脚的电路图。如图1和图2所示，根据本发明的第一具体实施方式的多电平转换器100包括用于DC母线电压输入的正极直流母线端P与负极直流母线端N、以及串联连接在正极直流母线端P与负极直流母线端N之间的第一电容器C1和第二电容器C2，直流母线中性点M位于第一电容器C1和第二电容器C2之间。
参照图2所示，多电平转换器100包括连接在正极直流母线端P与交流输出端a之间的第一开关支路101和连接在交流输出端a与负极直流母线端N之间的第二开关支路102，其中第一开关支路101包括串联连接的第一开关元件S1及第二开关元件S2，第二开关支路102包括串联连接的第三开关元件S3及第四开关元件S4。多电平转换器100还包括第三开关支路103、第四开关支路104以及飞跨电容器Cf，其中，第三开关支路103连接在直流母线中性点M与第一开关支路101的第一开关元件S1和第二开关元件S2的连接点1之间，第四开关支路104连接在直流母线中性点M与第二开关支路102的第三开关元件S3和第四开关元件S4的连接点2之间，并且，第三开关支路103完全独立于第四开关支路104。在本说明书中，所谓的第三开关支路103完全独立于第四开关支路104是指：第一，第三开关支路103与第四开关支路104在各自的元件上是相互独立的，第三开关支路103和第四开关支路104不存在共用的元件；第二，分别流过第三开关支路103与第四开关支路104的电流也是各自独立的，第三开关支路103和第四开关支路104不存在电流共同流过的路径。从而，第三开关支路103和第四开关支路104在控制上完全独立、控制简便，可以减轻元件布局的复杂度；而且，能够降低支路的电流负载，便于元件的散热，提高元件的使用寿命。飞跨电容器Cf连接在第一开关支路101的第一开关元件S1和第二开关元件S2的连接点1与第二开关支路102的第三开关元件S3和第四开关元件S4的连接点2之间。
第一开关元件S1包括带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，在本具体实施方式中，第一开关元件S1包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向第一半导体开关Q1与第一续流二极管D1。在一个具体实施方式中，第一半导体开关Q1可以为一种绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)。在另一个具体实施方式中，第一半导体开关Q1也可以为一种集成门极换流晶闸管(IntegratedGateCommutatedThyristor，IGCT)。
第二开关元件S2包括带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，在本具体实施方式中，第二开关元件S2包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向第二半导体开关Q2与第二续流二极管D2。在一个具体实施方式中，第二半导体开关Q2可以为一种绝缘栅双极晶体管。在另一个具体实施方式中，第二半导体开关Q2也可以为一种集成门极换流晶闸管。
第一开关元件S1和第二开关元件S2均具有从正极直流母线端P至交流输出端a的可控载流方向。
第三开关元件S3包括带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，在本具体实施方式中，第三开关元件S3包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向第三半导体开关Q3与第三续流二极管D3。在一个具体实施方式中，第三半导体开关Q3可以为一种绝缘栅双极晶体管。在另一个具体实施方式中，第三半导体开关Q3也可以为一种集成门极换流晶闸管。
第四开关元件S4包括带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，在本具体实施方式中，第四开关元件S4包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向第四半导体开关Q4与第四续流二极管D4。在一个具体实施方式中，第四半导体开关Q4可以为一种绝缘栅双极晶体管。在另一个具体实施方式中，第四半导体开关Q4也可以为一种集成门极换流晶闸管。
第三开关元件S3和第四开关元件S4均具有从交流输出端a至负极直流母线端N的可控载流方向。
在本具体实施方式中，第三开关支路103包括带有双向可控载流方向的双向第一功率半导体开关模块SW1。在一个具体实施方式中，第一功率半导体开关模块SW1包括两个反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关QS11和QS12。在一个具体实施方式中，半导体开关QS11和QS12可以为一种绝缘栅双极晶体管。在另一个具体实施方式中，半导体开关QS11和QS12也可以为一种集成门极换流晶闸管。或者，在又一个具体实施方式中，也可以半导体开关QS11和QS12中的其中之一为绝缘栅双极晶体管，而另一个为集成门极换流晶闸管。
在本具体实施方式中，第四开关支路104包括带有双向可控载流方向的双向第二功率半导体开关模块SW2。在一个具体实施方式中，第二功率半导体开关模块SW2包括两个反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关QS21和QS22。在一个具体实施方式中，半导体开关QS21和QS22可以为一种绝缘栅双极晶体管。在另一个具体实施方式中，半导体开关QS21和QS22也可以为一种集成门极换流晶闸管。或者，在又一个具体实施方式中，也可以半导体开关QS21和QS22中的其中之一为绝缘栅双极晶体管，而另一个为集成门极换流晶闸管。
应当注意的是，虽然本文中列举出第一、第二、第三及第四半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4以及半导体开关QS11、QS12、QS21、QS22可以包括绝缘栅双极晶体管或集成门极换流晶闸管，但是本发明并不限于此，而是可以附加地或备选地使用其它开关装置，这种开关装置可以用任何适当的半导体材料制成。另外，第一、第二、第三及第四半导体开关Q1、Q2、Q3、Q4以及半导体开关QS11、QS12、QS21、QS22可以相同，也可以不同，或者也可以部分相同部分不同。但凡能实现带有单向可控载流方向的单向开关功能的由任何适当的半导体材料制成的开关装置均在本发明的半导体开关的限定范围之内。
在本发明的大部分附图中，本发明的第一功率半导体开关模块SW1及第二功率半导体开关模块SW2均是以由两个反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关构成为例示出的，这种由两个反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关构成的带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块是具有反向阻断功能的。然而，本发明的带有双向可控载流方向的双向第一及第二功率半导体开关模块SW1及SW2的形成方式并不局限于由具有反向阻断功能的半导体元件构成的类型(称为第一种类型)，本发明的带有双向可控载流方向的双向第一及第二功率半导体开关SW1及SW2也可以采用由不具有反向阻断功能的半导体元件构成的类型(称为第二种类型)，例如图3所示的带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块的实现方式。如图3所示，这种由不具有反向阻断功能的半导体元件构成的带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块SW包括两个反串联连接的带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S，每一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关Q及续流二极管D。应当注意的是，本发明的带有双向可控载流方向的双向第一及第二功率半导体开关SW1及SW2可以全部采用第一种类型，也可以全部采用第二种类型，甚至可以采用第一种类型和第二种类型的组合。本发明还提供了一种操作多电平转换器100的方法，该方法包括：
控制第一开关支路101中的第一开关元件S1及第二开关元件S2均处于导通状态，从而交流输出端a可以输出第一电压电平；
控制第二开关支路102中的第三开关元件S3及第四开关元件S4均处于导通状态，从而交流输出端a可以输出第二电压电平；
控制第三开关支路103中的第一功率半导体开关模块SW1及第一开关支路101中的第二开关元件S2均处于导通状态，或者，控制第四开关支路104中的第二功率半导体开关模块SW2及第二开关支路102中的第三开关元件S3均处于导通状态，从而交流输出端a可以输出第三电压电平；
控制第一开关支路101中的第一开关元件S1与第二开关支路102中的第三开关元件S3的导通以及第一开关支路101中的第二开关元件S2与第四开关支路104中的第二功率半导体开关模块SW2的导通交替出现，从而交流输出端a可以输出第四电压电平；及
控制第一开关支路101中的第二开关元件S2与第二开关支路102中的第四开关元件S4的导通以及第二开关支路102中的第三开关元件S3与第三开关支路103中的第一功率半导体开关模块SW1的导通交替出现，从而交流输出端a可以输出第五电压电平。
以下将结合附图详细描述本发明的多电平转换器100如何去实现五电压电平输出的一个具体实施方式。
例如，将电压值为2V的DC母线电压细分成两个相等的电压电平分别输入到正极直流母线端P与负极直流母线端M，将飞跨电容器Cf充电到DC母线电压的四分之一，即飞跨电容器Cf两端的电压值为V/2，从而交流输出端a可以输出包括V、-V、0、V/2及-V/2的电压电平中的任意一个(交流输出端a输出的电压电平是相对于直流母线中性点M而言的，故表示为VaM)。
1)为了交流输出端a输出电压电平VaM＝V(称之为第一电压电平)，则
在电流I为正向(即I＞0)的情况下，如图4a并结合参照图9a所示，将第一开关元件S1和第二开关元件S2导通，而将第三开关元件S3和第四开关元件S4以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：第一电容器C1->第一开关元件S1的第一半导体开关Q1->第二开关元件S2的第二半导体开关Q2->交流输出端a(如图4a中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将输出电压电平V。
在电流I为负向(即I＜0)的情况下，如图4b并结合参照图9b所示，将第一开关元件S1和第二开关元件S2导通，而将第三开关元件S3和第四开关元件S4以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第二开关元件S2的第二续流二极管D2->第一开关元件S1的第一续流二极管D1->第一电容器C1(如图4b中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将输出电压电平V。
2)为了交流输出端a输出电压电平VaM＝-V(称之为第二电压电平)，则
在I＞0的情况下，如图5a并结合参照图9a所示，将第三开关元件S3和第四开关元件S4导通，而将第一开关元件S1和第二开关元件S2以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：第二电容器C2->第四开关元件S4的第四续流二极管D4->第三开关元件S3的第三续流二极管D3->交流输出端a(如图5a中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将输出电压电平-V。
在I＜0的情况下，如图5b并结合参照图9b所示，将第三开关元件S3和第四开关元件S4导通，而将第一开关元件S1和第二开关元件S2以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第三开关元件S3的第三半导体开关Q3->第四开关元件S4的第四半导体开关Q4->第二电容器C2(如图5b中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将输出电压电平-V。
3)为了交流输出端a输出电压电平VaM＝0(称之为第三电压电平)，则
在I＞0的情况下，如图6a并结合参照图9a所示，将第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS12及第二开关元件S2导通，而将第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS11、第二功率半导体开关模块SW2及第一、第三、第四开关元件S1、S3、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：直流母线中性点M->第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS12->第二开关元件S2的第二半导体开关Q2->交流输出端a(如图6a中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将输出电压电平0。
在I＜0的情况下，如图6b并结合参照图9b所示，将第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS11及第二开关元件S2导通，而将第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS12、第二功率半导体开关模块SW2及第一、第三、第四开关元件S1、S3、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第二开关元件S2的第二续流二极管D2->第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS11->直流母线中性点M(如图6b中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将输出电压电平0。
本发明在交流输出端a输出0电压电平时还提供了另一种替代的开关状态的控制方式，具体请参见图6c和6d所示。
在I＞0的情况下，如图6c并结合参照图9a所示，将第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS22及第三开关元件S3导通，而将第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS21、第一功率半导体开关模块SW1及第一、第二、第四开关元件S1、S2、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：直流母线中性点M->第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS22->第三开关元件S3的第三续流二极管D3->交流输出端a(如图6c中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将同样能够输出电压电平0。
在I＜0的情况下，如图6d并结合参照图9b所示，将第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS21及第三开关元件S3导通，而将第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS22、第一功率半导体开关模块SW1及第一、第二、第四开关元件S1、S2、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第三开关元件S3的第三半导体开关Q3->第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS21->直流母线中性点M(如图6d中的粗实线所示)，此时，交流输出端a将同样能够输出电压电平0。
4)为了交流输出端a输出电压电平VaM＝V/2(称之为第四电压电平)，则
在I＞0的情况下，
如图7a并结合参照图9a所示，将第一开关元件S1和第三开关元件S3导通，而将第二开关元件S2和第四开关元件S4以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：第一电容器C1->第一开关元件S1的第一半导体开关Q1->飞跨电容器Cf->第三开关元件S3的第三续流二极管D3->交流输出端a(如图7a中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被充电，交流输出端a将输出电压电平V/2。
如图7b并结合参照图9a所示，将第二开关元件S2和第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS22导通，而将第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS21、第一功率半导体开关模块SW1及第一、第三、第四开关元件S1、S3、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：直流母线中性点M->第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS22->飞跨电容器Cf->第二开关元件S2的第二半导体开关Q2->交流输出端a(如图7b中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被放电，交流输出端a将输出电压电平V/2。
图7a所示的飞跨电容器Cf被充电的过程和图7b所示的飞跨电容器Cf被放电的过程交替进行。本发明通过冗余的半导体开关状态的合适选择，达到飞跨电容器Cf电路结构的冗余设计，使得飞跨电容器Cf能够交替性地进行充放电，从而飞跨电容器Cf两端的电压能够轻易地被平衡，进而交流输出端a将能够输出稳定的V/2的电压电平。
在I＜0的情况下，
如图7c并结合参照图9b所示，将第一开关元件S1和第三开关元件S3导通，而将第二开关元件S2和第四开关元件S4以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第三开关元件S3的第三半导体开关Q3->飞跨电容器Cf->第一开关元件S1的第一续流二极管D1->第一电容器C1(如图7c中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被放电，交流输出端a将输出电压电平V/2。
如图7d并结合参照图9b所示，将第二开关元件S2和第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS21导通，而将第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS22、第一功率半导体开关模块SW1及第一、第三、第四功率半导体开关模块S1、S3、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第二开关元件S2的第二续流二极管D2->飞跨电容器Cf->第二功率半导体开关模块SW2的半导体开关QS21->直流母线中性点M(如图7d中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被充电，交流输出端a将输出电压电平V/2。
图7c所示的飞跨电容器Cf被放电的过程和图7d所示的飞跨电容器Cf被充电的过程交替进行。本发明通过冗余的半导体开关状态的合适选择，达到飞跨电容器Cf电路结构的冗余设计，使得飞跨电容器Cf能够交替性地进行充放电，从而飞跨电容器Cf两端的电压能够轻易地被平衡，进而交流输出端a将能够输出稳定的V/2的电压电平。
5)为了交流输出端a输出电压电平VaM＝-V/2(称之为第五电压电平)，则
在I＞0的情况下，
如图8a并结合参照图9a所示，将第二开关元件S2和第四开关元件S4导通，而将第一开关元件S1和第三开关元件S3以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：第二电容器C2->第四开关元件S4的第四续流二极管D4->飞跨电容器Cf->第二开关元件S2的第二半导体开关Q2->交流输出端a(如图8a中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被放电，交流输出端a将输出电压电平-V/2。
如图8b并结合参照图9a所示，将第三开关元件S3和第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS12导通，而将第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS11、第二功率半导体开关模块SW2及第一、第二、第四半导体开关模块S1、S2、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：直流母线中性点M->第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS12->飞跨电容器Cf->第三开关元件S3的第三续流二极管D3->交流输出端a(如图8b中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被充电，交流输出端a将输出电压电平-V/2。
图8a所示的飞跨电容器Cf被放电的过程和图8b所示的飞跨电容器Cf被充电的过程交替进行。本发明通过冗余的半导体开关状态的合适选择，达到飞跨电容器Cf电路结构的冗余设计，使得飞跨电容器Cf能够交替性地进行充放电，从而飞跨电容器Cf两端的电压能够轻易地被平衡，进而交流输出端a将能够输出稳定的-V/2的电压电平。
在I＜0的情况下，
如图8c并结合参照图9b所示，将第二开关元件S2和第四开关元件S4导通，而将第一开关元件S1和第三开关元件S3以及第一、第二功率半导体开关模块SW1、SW2全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第二开关元件S2的第二续流二极管D2->飞跨电容器Cf->第四开关元件S4的第四半导体开关Q4->第二电容器C2(如图8c中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被充电，交流输出端a将输出电压电平-V/2。
如图8d并结合参照图9b所示，将第三开关元件S3和第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS11导通，而将第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS12、第二功率半导体开关模块SW2及第一、第二、第四半导体开关模块S1、S2、S4全部断开，则电流将通过如下路径流动：交流输出端a->第三开关元件S3的第三半导体开关Q3->飞跨电容器Cf->第一功率半导体开关模块SW1的半导体开关QS11->直流母线中性点M(如图8d中的粗实线所示)，此时，飞跨电容器Cf被放电，交流输出端a将输出电压电平-V/2。
图8c所示的飞跨电容器Cf被充电的过程和图8d所示的飞跨电容器Cf被放电的过程交替进行。本发明通过冗余的半导体开关状态的合适选择，达到飞跨电容器Cf电路结构的冗余设计，使得飞跨电容器Cf能够交替性地进行充放电，从而飞跨电容器Cf两端的电压能够轻易地被平衡，进而交流输出端a将能够输出稳定的-V/2的电压电平。
以上本发明的实现五电平的多电平转换器100的拓扑相对于现有的五电平中性点箝位转换器拓扑来说，其结构简单及对称，降低了各个开关元件的控制及布局复杂度；而相对于现有的五电平飞跨电容器转换器拓扑来说，由于本发明的实现五电平的多电平转换器100的拓扑单个相脚仅使用一个飞跨电容器Cf，因此，易于平衡该飞跨电容器Cf两端的电压。另外，本发明的多电平转换器100可以降低输出电压的dv/dt以及谐波失真。
图10揭示了根据本发明的第二具体实施方式的多电平转换器的电路图。如图10所示，与图2所示的多电平转换器100相同的是，根据本发明的第二具体实施方式的多电平转换器200包括连接在正极直流母线端P与交流输出端a之间并包括串联连接的第一开关元件S1及第二开关元件S2的第一开关支路101、连接在交流输出端a与负极直流母线端N之间并包括串联连接的第三开关元件S3及第四开关元件S4的第二开关支路102、连接在直流母线中性点M与第一开关支路101的第一开关元件S1和第二开关元件S2的连接点1之间的第三开关支路103、连接在直流母线中性点M与第二开关支路102的第三开关元件S3和第四开关元件S4的连接点2之间的第四开关支路104以及连接在第一开关支路101的第一开关元件S1和第二开关元件S2的连接点1与第二开关支路102的第三开关元件S3和第四开关元件S4的连接点2之间的飞跨电容器Cf。
与图2所示的多电平转换器100所不同的是，在图10所示的多电平转换器200中，考虑到第一开关元件S1和第二开关元件S2的分压作用，优选地，第一开关元件S1包括串联连接的至少一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。更优选地，第一开关元件S1包括三个串联连接的带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。例如，在第二开关元件S2包括一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块的情况下，则第一开关元件S1可以包括三个与第二开关元件S2相同的串联连接的带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。从而，能够使得多电平转换器200的元件更加统一，同时可以降低元件成本。
与图2所示的多电平转换器100所不同的是，在图10所示的多电平转换器200中，考虑到第三开关元件S3和第四开关元件S4的分压作用，优选地，第四开关元件S4包括串联连接的至少一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。更优选地，第四开关元件S4包括三个串联连接的带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。例如，在第三开关元件S3包括一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块的情况下，则第四开关元件S4可以包括三个与第三开关元件S3相同的串联连接的带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。从而，能够使得多电平转换器200的元件更加统一，同时可以降低元件成本。
进一步考虑到电路的分压，与图2所示的多电平转换器100所不同的是，在图10所示的多电平转换器200中，第三开关支路103除了包括带有双向可控载流方向的双向第一功率半导体开关模块SW1之外，还包括带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S5，带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S5与带有双向可控载流方向的双向第一功率半导体开关模块SW1串联连接，并且，带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S5具有从第一开关支路101的第一开关元件S1和第二开关元件S2的连接点1至直流母线中性点M的可控载流方向。第四开关支路104除了包括带有双向可控载流方向的双向第二功率半导体开关模块SW2之外，还包括带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S6，带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S6与带有双向可控载流方向的双向第二功率半导体开关模块SW2串联连接，并且，带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块S6具有从直流母线中性点M至第二开关支路102的第三开关元件S3和第四开关元件S4的连接点2的可控载流方向。在图10中，带有双向可控载流方向的双向第一及第二功率半导体开关模块SW1及SW2是以图3所示的第二种类型为例示出，即带有双向可控载流方向的双向第一及第二功率半导体开关模块SW1及SW2包括两个反串联连接的带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，每一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关及续流二极管。当然，图10所示的带有双向可控载流方向的双向第一及第二功率半导体开关SW1及SW2也可以全部采用第一种类型。
与图2的多电平转换器100类似，在图10的多电平转换器200中，第三开关支路103完全独立于第四开关支路104。从而，第三开关支路103和第四开关支路104在控制上完全独立、控制简便，可以减轻元件布局的复杂度；而且，能够降低支路的电流负载，便于元件的散热，提高元件的使用寿命。
图10所示的多电平转换器200除了具有图2所示的多电平转换器100的有益效果之外，由于其进一步考虑到电路的分压作用，因此，图10所示的多电平转换器200的电流负载更加均衡，进而元件散热也更加均衡，能够进一步提高元件的使用寿命，并且，元件更加统一，具有更好的实用性。
图11揭示了根据本发明的第三具体实施方式的多电平转换器的电路图。如图11所示，根据本发明的第三具体实施方式的多电平转换器300除了具有图2所示的多电平转换器100的拓扑之外，图11所示的多电平转换器300还包括连接在直流母线中性点M与交流输出端a之间的第五开关支路105，第五开关支路105包括带有双向可控载流方向的双向第三功率半导体开关模块SW3，在图11中的带有双向可控载流方向的双向第三功率半导体开关模块SW3是以第一种类型示出，即带有双向可控载流方向的双向第三功率半导体开关模块SW3包括两个反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关QS31和QS32。当然，带有双向可控载流方向的双向第三功率半导体开关模块SW3也可以采用图3所示的第二种类型。
在以上具体实施方式中，带有双向可控载流方向的双向第一、第二及第三功率半导体开关SW1、SW2及SW3均是以包括第一种类型的开关或者第二种类型的开关为例进行说明的。然而，需要说明的是，在本发明的其他具体实施方式中，带有双向可控载流方向的双向第一、第二及第三功率半导体开关SW1、SW2及SW3可以包括由第一种类型的开关的串并联构成的组或者由第二种类型的开关的串并联构成的组。
图11所示的多电平转换器300在增加了第五开关支路105之后，其在开关元件的开关状态的控制上相对更加简单。
本发明具体实施方式的多电平转换器100、200、300具有简单对称的结构及用于半导体开关的对称的脉宽调制进程，从而能够降低半导体开关的控制及布局复杂度；本发明具体实施方式的多电平转换器100、200、300每个相脚仅需一个飞跨电容器，并且通过冗余的半导体开关状态的合适选择，提供了飞跨电容器电路结构的冗余设计，从而能够容易地平衡飞跨电容器两端的电压；此外，本发明具体实施方式的多电平转换器100、200、300可以有效地降低输出电压的dv/dt以及谐波失真。
虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (11)

1.一种多电平转换器，其包括：
第一开关支路，其连接在正极直流母线端与交流输出端之间，并包括串联连接的第一开关元件及第二开关元件；
第二开关支路，其连接在所述交流输出端与负极直流母线端之间，并包括串联连接的第三开关元件及第四开关元件；
第三开关支路，其连接在直流母线中性点与所述第一开关支路的所述第一开关元件和所述第二开关元件的连接点之间；
第四开关支路，其连接在所述直流母线中性点与所述第二开关支路的所述第三开关元件和所述第四开关元件的连接点之间，并且，所述第四开关支路完全独立于所述第三开关支路；以及
飞跨电容器，其连接在所述第一开关支路的所述第一开关元件和所述第二开关元件的所述连接点与所述第二开关支路的所述第三开关元件和所述第四开关元件的所述连接点之间。
2.如权利要求1所述的多电平转换器，其中所述第一开关元件包括串联连接的至少一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，所述第二开关元件包括一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，并且，所述第一和所述第二开关元件均具有从所述正极直流母线端至所述交流输出端的可控载流方向。
3.如权利要求1所述的多电平转换器，其中所述第三开关元件包括一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，所述第四开关元件包括串联连接的至少一个带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，并且，所述第三和所述第四开关元件均具有从所述交流输出端至所述负极直流母线端的可控载流方向。
4.如权利要求1所述的多电平转换器，其中所述第三开关支路包括带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。
5.如权利要求1所述的多电平转换器，其中所述第四开关支路包括带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。
6.如权利要求1所述的多电平转换器，其中所述第三开关支路包括串联连接的带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块及带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，并且，所述第三开关支路的所述带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块具有从所述第一开关支路的所述第一开关元件和所述第二开关元件的所述连接点至所述直流母线中性点的可控载流方向。
7.如权利要求1所述的多电平转换器，其中所述第四开关支路包括串联连接的带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块及带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，并且，所述第四开关支路的所述带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块具有从所述直流母线中性点至所述第二开关支路的所述第三开关元件和所述第四开关元件的所述连接点的可控载流方向。
8.如权利要求2、3、6和7中的任意一项所述的多电平转换器，其中所述带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关与续流二极管。
9.如权利要求1所述的多电平转换器，还包括：
第五开关支路，其连接在所述直流母线中性点与所述交流输出端之间，并包括带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块。
10.如权利要求4-7和9中的任意一项所述的多电平转换器，其中所述带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块包括第一种类型的开关或者由第一种类型的开关的串并联构成的组，所述第一种类型的开关包括两个反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关。
11.如权利要求4-7和9中的任意一项所述的多电平转换器，其中所述带有双向可控载流方向的双向功率半导体开关模块包括第二种类型的开关或者由第二种类型的开关的串并联构成的组，所述第二种类型的开关包括两个反串联连接的带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块，并且，每一个所述带有单向可控载流方向的双向功率半导体开关模块包括反并联连接的带有单向可控载流方向的单向半导体开关与续流二极管。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106533228A (zh) * 2016-12-01 2017-03-22 阳光电源股份有限公司 五电平逆变电路的pwm控制方法、控制电路以及逆变器
WO2018053660A1 (es) * 2016-09-20 2018-03-29 Universidad Andrés Bello Convertidor multinivel para el control y transmisión de la energía eléctrica
CN108258909A (zh) * 2017-12-22 2018-07-06 华为技术有限公司 谐振变换电路及其控制方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6206118B2 (ja) * 2013-08-02 2017-10-04 株式会社明電舎 マルチレベル電力変換装置
EP3002867B1 (en) * 2014-10-01 2019-12-04 ABB Schweiz AG Three-level converter and method for controlling three-level converter
US9966875B2 (en) * 2015-01-29 2018-05-08 Hongliang Wang Five-level topology units and inverter thereof
CN105991021B (zh) * 2015-02-02 2020-07-07 山特电子（深圳）有限公司 双向dc-dc变换器
US9641098B2 (en) * 2015-03-12 2017-05-02 Futurewei Technologies, Inc. Multi-level inverter apparatus and method
CN108141147B (zh) * 2015-08-14 2019-10-29 汪洪亮 高电压增益的五电平逆变器拓扑电路
US10205407B2 (en) * 2015-09-16 2019-02-12 sonnen GmbH Inverter device, energy storage system and method of controlling an inverter device
CN106559004B (zh) * 2015-09-29 2019-04-12 华为技术有限公司 多电平逆变器
CN108702104B (zh) * 2015-11-06 2020-06-16 汪洪亮 五电平逆变器拓扑电路及三相五电平逆变器拓扑电路
US10447158B2 (en) * 2016-07-01 2019-10-15 Texas Instruments Incorporated Reducing voltage rating of devices in a multilevel converter
JP2018107857A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 富士電機株式会社 電力変換装置
KR101943884B1 (ko) * 2017-06-02 2019-01-30 효성중공업 주식회사 Ｍｍｃ 컨버터 및 그의 서브모듈
US10581342B2 (en) * 2017-07-10 2020-03-03 General Electric Company Three-level two-stage decoupled active NPC converter
EP3676946B1 (en) * 2017-09-25 2021-12-29 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Hybrid multilevel inverters
EP3675345A1 (en) * 2018-12-31 2020-07-01 Solaredge Technologies Ltd. Balanced capacitor power converter
DE102019104145A1 (de) * 2019-02-19 2020-08-20 Sma Solar Technology Ag Verfahren zum Ausschalten von Leistungshalbleiterschaltern einer Brückenschaltung, Brückenschaltung und Wechselrichter umfassend eine Brückenschaltung
CN110649831B (zh) * 2019-05-10 2021-04-13 阳光电源股份有限公司 多电平逆变电路的关机封波控制方法及其应用装置
US10965221B1 (en) * 2020-09-01 2021-03-30 King Abdulaziz University Switched capacitor based boost inverter topology with a higher number of levels and higher voltage gain
US11159095B1 (en) * 2020-11-12 2021-10-26 King Abdulaziz University 11-level boost active neutral point clamped inverter topology with higher voltage gain
US11682983B2 (en) * 2021-01-13 2023-06-20 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. GaN-based multiport multilevel converter/inverter
US20220224124A1 (en) * 2021-01-13 2022-07-14 Renesas Electronics America Inc. Bi-directional active battery cell balancer and method for bi-directional cell balancing
CN112968624A (zh) * 2021-03-17 2021-06-15 山特电子（深圳）有限公司 双向dc-ac变换电路及其启动方法
KR102626361B1 (ko) * 2022-05-18 2024-01-19 주식회사 실리콘마이터스 플라잉 커패시터 전압 밸런싱 회로를 포함하는 3 레벨 벅-부스트 컨버터
KR102642713B1 (ko) * 2022-06-07 2024-03-06 주식회사 실리콘마이터스 플라잉 커패시터 전압 밸런싱 회로를 포함하는 3 레벨 컨버터

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246189A (ja) * 2009-04-01 2010-10-28 Nagaoka Univ Of Technology 電力変換装置
JP2012029384A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置の制御回路
CN102638189A (zh) * 2011-02-08 2012-08-15 富士电机株式会社 五级功率转换的转换器
CN103378758A (zh) * 2012-04-13 2013-10-30 富士电机株式会社 多电平电力转换器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4244005B2 (ja) * 2003-10-28 2009-03-25 富士電機ホールディングス株式会社 多レベル出力電力変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246189A (ja) * 2009-04-01 2010-10-28 Nagaoka Univ Of Technology 電力変換装置
JP2012029384A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置の制御回路
CN102638189A (zh) * 2011-02-08 2012-08-15 富士电机株式会社 五级功率转换的转换器
CN103378758A (zh) * 2012-04-13 2013-10-30 富士电机株式会社 多电平电力转换器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018053660A1 (es) * 2016-09-20 2018-03-29 Universidad Andrés Bello Convertidor multinivel para el control y transmisión de la energía eléctrica
US11018600B2 (en) 2016-09-20 2021-05-25 Universidad Andres Bello Multilevel converter for the control and transmission of electrical energy
CN106533228A (zh) * 2016-12-01 2017-03-22 阳光电源股份有限公司 五电平逆变电路的pwm控制方法、控制电路以及逆变器
US10205444B2 (en) 2016-12-01 2019-02-12 Sungrow Power Supply Co., Ltd. PWM control method for five-level inverting circuit, control circuit and inverter
CN106533228B (zh) * 2016-12-01 2019-08-13 阳光电源股份有限公司 五电平逆变电路的pwm控制方法、控制电路以及逆变器
CN108258909A (zh) * 2017-12-22 2018-07-06 华为技术有限公司 谐振变换电路及其控制方法
US10978957B2 (en) 2017-12-22 2021-04-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Resonant converter circuit and resonant converter circuit control method

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