TW201703418A - 五電平變換裝置 - Google Patents

五電平變換裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201703418A
TW201703418A TW104130239A TW104130239A TW201703418A TW 201703418 A TW201703418 A TW 201703418A TW 104130239 A TW104130239 A TW 104130239A TW 104130239 A TW104130239 A TW 104130239A TW 201703418 A TW201703418 A TW 201703418A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
power semiconductor
switch
units
semiconductor switch
switching units
Prior art date
Application number
TW104130239A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI539737B (zh
Inventor
蒲波宇
王明
Original Assignee
台達電子企業管理（上海）有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 台達電子企業管理（上海）有限公司 filed Critical 台達電子企業管理（上海）有限公司
Application granted granted Critical
Publication of TWI539737B publication Critical patent/TWI539737B/zh
Publication of TW201703418A publication Critical patent/TW201703418A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/46—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4837—Flying capacitor converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

一種五電平變換裝置包括交流端，具有正極性端、負極性端和中性點的母線電容模組，第一開關模組與第二開關模組，第一開關模組包括雙向開關電路，雙向開關電路包括兩個第一開關單元反向串聯連接，第二開關模組包括兩個第二開關單元、兩個第三開關單元、兩個第四開關單元與兩個第五開關單元，其中兩個第二開關單元級聯而且與兩個第四開關單元並聯連接，第三開關單元、第四開關單元與第五開關單元級聯而且與母線電容模組並聯連接。第一開關模組的兩不同接點分別通過兩個飛跨電容器組連接到第二開關模組中的第三開關單元與第五開關單元。

Description

五電平變換裝置
本發明是有關於一種多電平變換裝置，且特別是有關於一種五電平變換裝置。
在大功率應用場合，相比於低壓系統，中、高壓系統的電流等級更低，具有更高的效率和更好的經濟性。因而中、高壓系統是大功率變換領域的最佳選擇。
對於中、高壓系統，現有的功率器件耐壓等級以及較大的電壓跳變幅度，是其兩個主要問題，因而多電平技術在此受到更多的關注和應用。
本發明提出一種結構簡單的五電平變換裝置拓撲，具有非常好的應用價值。
本發明所提出的五電平變換裝置包括交流端、母線電容模組、第一開關模組、第二開關模組、兩個飛跨電容器組。母線電容模組具有正極性端、負極性端與中性點。第一開關模組包括一雙向開關電路，其中雙向開關電路包括兩個第一開關單元反向串聯連接，兩個第一開關單元中的一者的一端連接母線電容模組的中性點。第二開關模組包括兩個第二開關單元、兩個第三開關單元、兩個第四開關單元與兩個第五開關單元，其中兩個第二開關單元級聯，兩個第三開關單元、兩個第四開關單元與兩個第五開關單元級聯而且與母線電容模組並聯連接，其中兩個第三開關單元與母線電容模組的正極性端相連，兩個第五開關單元與母線電容模組的負極性端相連，兩個第四開關單元與兩個第二開關單元並聯連接，其中兩個第四開關單元之間的一連接點連接交流端，兩個第二開關單元之間的一連接點連接兩個第一開關單元中的另一者的一端。兩個飛跨電容器組跨接在第一開關模組與第二開關模組之間，其中兩個第一開關單元之間的一連接點與兩個第一開關單元中的另一者的該端分別通過兩個飛跨電容器組連接到兩個第三開關單元之間的一連接點與兩個第五開關單元之間的一連接點。
於一實施例中，兩個第三開關單元中之一者連接正極性端，而兩個第三開關單元中之另一者連接兩個第四開關單元中的一者；兩個第五開關單元中之一者連接兩個第四開關單元中的另一者，而兩個第五開關單元中之另一者連接負極性端。
於一實施例中，兩個飛跨電容器組為一第一飛跨電容器組與一第二飛跨電容器組，第一飛跨電容器組的一端連接兩個第一開關單元之間的連接點，第二飛跨電容器組的一端連接兩個第一開關單元中的另一者的該端。
於一實施例中，第一飛跨電容器組的另一端連接兩個第三開關單元之間的連接點；第二飛跨電容器組的另一端連接兩個第五開關單元之間的連接點。
於一實施例中，兩個飛跨電容器組為一第一飛跨電容器組與一第二飛跨電容器組，第一飛跨電容器組的一端連接兩個第一開關單元中的另一者的該端，第二飛跨電容器組的一端連接兩個第一開關單元之間的連接點。
於一實施例中，第一飛跨電容器組的另一端連接兩個第三開關單元之間的連接點；第二飛跨電容器組的另一端連接兩個第五開關單元之間的連接點。
於一實施例中，每一第一開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
於一實施例中，每一第二開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為二極管。
於一實施例中，每一第四開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
於一實施例中，每一第三、第五開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
於一實施例中，每一第三、第五開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為二極管。
於一實施例中，每一第二開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
於一實施例中，每一第四開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為二極管。
於一實施例中，每一第三、第五開關單元包括至少一功率半導體開關，功率半導體開關為二極管。
於一實施例中，母線電容模組包括第一母線電容器組與第二母線電容器組。第一母線電容器組的兩端分別連接正極性端與中中性點，第二母線電容器組的兩端分別連接中性點與負極性端。
於一實施例中，每一飛跨電容器組包括至少一電容器。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。本發明採用非對稱式電路架構（兩飛跨電容器組的連接方式不同），在電路設計上更靈活、更有彈性，且由於開關單元數目少，驅動更為簡單。相比於三電平變換技術，五電平變換技術具有更好的電氣性能。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』係用以修飾任何可些微變化的數量，但這種些微變化並不會改變其本質。於實施方式中若無特別說明，則代表以『約』、『大約』或『大致』所修飾之數值的誤差範圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分五之以內。
本發明之技術態樣是一種五電平變換裝置，如第2圖、第3圖、第5圖、第6圖所示，五電平變換裝置可以被具體實現成交流-直流變換器（rectifier，或者也稱作整流器或者整流裝置），以將單相、三相或者多相的交流電壓轉換成直流電壓。另外，如第1圖、第4圖所示，五電平變換裝置可以被具體實現成交流-直流變換器，或直流-交流變換器（可以作為整流器/整流裝置，或者也可以作為逆變器/逆變裝置），可以將直流電壓轉換成單相、三相或者多相的交流電壓，也可以將單相、三相或者多相的交流電壓轉換成直流電壓，從而可以用來給相應地負載提供電能。以下將搭配第1～7圖來說明本發明之具體實施方式。
第1圖是依照本發明第一實施例之一種五電平變換器100的電路圖（以單相為例）。如第1圖所示，五電平變換器100包括交流端VO 、第一開關模組110、第二開關模組120、第一飛跨電容器組C1、第二飛跨電容器組C2與母線電容模組140。
於第1圖中，母線電容模組140具有正極性端141、負極性端142與中性點143。第一開關模組110包括雙向開關電路111，其中雙向開關電路111包括兩個第一開關單元112、113反向串聯連接，第一開關單元113的一端連接母線電容模組140的中性點143。其中第一開關單元112和113包括一個功率半導體開關，或者多個功率半導體開關，該些功率半導體開關串聯連接。第二開關模組120包括第二開關單元121、122、第三開關單元123、124、第四開關單元125、126與第五開關單元127、128，其中第二開關單元121、122級聯，第三、第四、第五開關單元123～128級聯而且與母線電容模組140並聯連接，其中第三開關單元123連接于母線電容模組140的正極性端141，第三開關單元124串聯連接于第三開關單元123，第四開關單元125串聯連接于第三開關單元124，第四開關單元126串聯連接于第四開關單元125，第五開關單元127串聯連接于第四開關單元126，第五開關單元128串聯連接于第五開關單元127，第五開關單元128連接于母線電容模組140的負極性端142，第四開關單元125、126與兩個第二開關單元121、122並聯連接，其中第二開關單元121連接于第三開關單元124和第四開關單元125的連接點，第二開關單元122連接于第四開關單元126和第五開關單元127的連接點，且第四開關單元125、126之間的連接點連接交流端VO ，第二開關單元121、122之間的連接點連接第一開關單元112的一端。第一、第二飛跨電容器組C1、C2跨接在第一開關模組110與第二開關模組120之間，其中第一開關單元112的兩端分別通過飛跨電容器組C1、C2連接到第三開關單元123、124之間的連接點與第五開關單元127、128之間的連接點。飛跨電容器組C1和C2的每一者均可以包括至少一個電容器，當至少一電容器數量為複數時，該些電容器可以串聯連接而成，也可以並聯連接而成，還可以是串並聯連接而成。
具體而言，第一飛跨電容器組C1的一端連接第一開關單元112、113之間的連接點（即，第1圖中第一開關單元112的左端）；第二飛跨電容器組C2的一端連接第一開關單元112和第二開關單元121、122之間的連接點（即，第1圖中第一開關單元112的右端），前述飛跨電容器組C1、C2之間有第一開關單元112間隔而未直接相連在一起。第一飛跨電容器組C1的另一端連接第三開關單元123、124之間的連接點；第二飛跨電容器組C2的另一端連接兩個第五開關單元127、128之間的連接點。
於第1圖中，第一開關單元112、113分別包括功率半導體開關S9、S10，第二開關單元121、122分別包括功率半導體開關D1、D2。功率半導體開關S9的發射極連接功率半導體開關D1的陽極與功率半導體開關D2的陰極，功率半導體開關S9的集電極連接功率半導體開關S10的集電極，功率半導體開關S10的發射極連接母線電容模組140的中性點143。功率半導體開關S9、S10中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯；舉例而言，功率半導體開關S9的內接二極管的陽極連接功率半導體開關S9的發射極，功率半導體開關S9的內接二極管的陰極連接功率半導體開關S9的集電極。於本實施例中，第一開關單元112、113的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。第二開關單元121、122的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為二極管。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，該些功率半導體開關可以並聯連接。
第三開關單元123包括單一功率半導體開關S1以連接正極性端141，而第三開關單元124包括兩個串接的功率半導體開關S2、S3以連接第四開關單元125中的功率半導體開關S4，其中功率半導體開關S1、S2、S3、S4的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關S1的集電極連接母線電容模組140的正極性端141，功率半導體開關S1的發射極連接功率半導體開關S2的集電極，功率半導體開關S2的發射極連接功率半導體開關S3的集電極，功率半導體開關S3的發射極連接功率半導體開關S4的集電極與功率半導體開關D1的陰極，功率半導體開關S4的發射極連接交流端VO 。功率半導體開關S1、S2、S3、S4中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯。於本實施例中，第三開關單元123、124和第四開關單元125、126中的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，該些功率半導體開關可以並聯連接。
第五開關單元127包括單一功率半導體開關S6以連接第四開關單元126中的功率半導體開關S5，第五開關單元128包括兩個串接的功率半導體開關S7、S8以連接母線電容模組140的負極性端143，其中功率半導體開關S5、S6、S7、S8的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關S5的集電極連接交流端VO ，功率半導體開關S5的發射極連接功率半導體開關S6的集電極與功率半導體開關D2的陽極，功率半導體開關S6的發射極連接功率半導體開關S7的集電極，功率半導體開關S7的發射極連接功率半導體開關S8的集電極，功率半導體開關S8的發射極連接母線電容模組140的負極性端142。功率半導體開關S5、S6、S7、S8中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯。於本實施例中，第五開關單元127、128中的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，該些功率半導體開關可以並聯連接。
應瞭解到，第1圖繪示之各個開關單元中功率半導體開關的數量僅為例示，但此並不限定本發明，熟習此項技藝者應視當時需要彈性選擇功率半導體開關的數量及相應的電氣特性。舉例而言，兩個串接的功率半導體開關S2、S3可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關S2、S3加總的電氣特性大致相同；兩個串接的功率半導體開關S7、S8亦可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關S7、S8加總的電氣特性大致相同。
於第1圖中，舉例而言，功率半導體開關D1、D2可為二極管，功率半導體開關S1～S10可為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管、集成門極換流晶閘管或其他開關器件，本領域技術人員當視實際需要彈性選擇之。
母線電容模組140包括第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4。第一母線電容器組C3的一端連接正極性端141，第一母線電容器組C3的另一端連接中性點143；第二母線電容器組C4的一端連接中性點143，第二母線電容器組C4的另一端連接負極性端142。其中，第一母線電容器組C3和第二母線電容器組C4每一者包括至少一電容，當該至少一電容為複數時，該些電容可以串聯連接、並聯連接或者串並聯連接。
在運作時，第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4可接收直流輸入電壓，並藉由脈寬調制訊號（Pulse With Modulation, PWM）分別控制功率半導體開關S1～S10之啟閉，使五電平變換器100得以進行逆變之功能，使得五電平變換器100的交流端VO 輸出交流電壓。於其他實施方式中，可以藉由脈衝頻率調製訊號（Pulse Frequency Modulation, PFM）或脈衝幅度調製訊號（Pulse Amplitude Modulation, PAM）等調製技術分別控制功率半導體開關S1～S10之啟閉，使五電平變換器100得以運作。
在運作時，五電平變換器100的交流端VO 接收交流輸入電壓，並藉由脈寬調制訊號（Pulse With Modulation, PWM）分別控制功率半導體開關S1～S10之啟閉，使五電平變換器100得以進行整流之功能，使得第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4輸出直流電壓。
爲了對五電平變換器100的工作原理做更進一步描述，請參照下表一，各功率半導體開關在工作過程中承受電壓V/2，其各交流端VO 電平所對應的開關狀態如表一所示，表一裡「ON」代表開通，「OFF」代表關斷，交流端VO 相對於中性點的電壓可調整為V、V/2、0、-V、-V/2（即，五電平）。另外，關於五電平變換器交流端VO 的電平波形，如第7圖所示。
﹤表一﹥
表一示意了五電平變換器100的一種操作方式。需要特別說明的是，五電平變換器100有很多種操作方式，表一僅示意性示出了其中一種。關於五電平變換器100之各種運用方式係為本技術領域中具有通常知識者可推知的技術，且非本發明所欲保護範圍，於此不再詳述之。
第2圖是依照本發明第二實施例之一種五電平整流器200的電路圖（以單相為例）。在架構上，五電平整流器200與五電平變換器100類似，兩者差異在於將第1圖的S1～S8替換為第2圖的D1～D8，並將第1圖的D1、D2替換為第2圖的S1、S2。如第2圖所示，五電平整流器200包括交流端VO 、第一開關模組210、第二開關模組220、第三開關模組230、第一飛跨電容器組C1、第二飛跨電容器組C2與母線電容模組240。
於第2圖中，母線電容模組240具有正極性端241、負極性端242與中性點243。第一開關模組210包括雙向開關電路211，其中雙向開關電路211包括兩個第一開關單元212、213反向串聯連接，第一開關單元213的一端連接母線電容模組240的中性點243。第二開關模組220包括第二開關單元221、222、第三開關單元223、224、第四開關單元225、226與第五開關單元227、228，其中第二開關單元221、222級聯，第三、第四、第五開關單元223～228級聯而且與母線電容模組240並聯連接，其中第三開關單元223與母線電容模組240的正極性端241相連，第五開關單元228與母線電容模組240的負極性端242相連，第四開關單元225、226與兩個第二開關單元221、222並聯連接，亦即，第二開關單元221連接於第四開關單元225和第三開關單元224；第二開關單元222連接於第四開關單元226和第五開關單元227，且第二開關單元221串聯連接於第二開關單元222，其中第四開關單元225、226之間的連接點連接交流端VO ，第二開關單元221、222之間的連接點連接第一開關單元212的一端。第一、第二飛跨電容器組C1、C2跨接在第一開關模組210與第二開關模組220之間，其中第一開關單元212的兩端分別通過飛跨電容器組C1、C2連接到第三開關單元223、224之間的連接點與第五開關單元227、228之間的連接點。
具體而言，第一飛跨電容器組C1的一端連接第一開關單元212、213之間的連接點（即，第2圖中第一開關單元212的左端）；第二飛跨電容器組C2的一端連接第一開關單元212和第二開關單元221、222之間的連接點（即，第2圖中第一開關單元212的右端），前述飛跨電容器組C1、C2之間有第一開關單元212間隔而未直接相連在一起。第一飛跨電容器組C1的另一端連接第三開關單元223、224之間的連接點；第二飛跨電容器組C2的另一端連接兩個第五開關單元227、228之間的連接點。
於第2圖中，第一開關單元212、213分別包括功率半導體開關S3、S4，第二開關單元221、222分別包括功率半導體開關S1、S2。功率半導體開關S3的發射極連接功率半導體開關S1的發射極與功率半導體開關S2的集電極，功率半導體開關S3的集電極連接功率半導體開關S4的集電極，功率半導體開關S4的發射極連接中性點243。功率半導體開關S1～S4中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯；舉例而言，功率半導體開關S3的內接二極管的陽極連接功率半導體開關S3的發射極，功率半導體開關S3的內接二極管的陰極連接功率半導體開關S3的集電極。
第三開關單元223包括單一功率半導體開關D1以連接正極性端241，而第三開關單元224包括兩個串接的功率半導體開關D2、D3以連接第四開關單元225中的功率半導體開關D4，其中功率半導體開關D1、D2、D3、D4的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關D1的陰極連接正極性端241，功率半導體開關D1的陽極連接功率半導體開關D2的陰極，功率半導體開關D2的陽極連接功率半導體開關D3的陰極，功率半導體開關D3的陽極連接功率半導體開關D4的陰極與功率半導體開關S1的集電極，功率半導體開關D4的陽極連接交流端VO 。
第五開關單元227包括單一功率半導體開關D6以連接第四開關單元226中的功率半導體開關D5，第五開關單元228包括兩個串接的功率半導體開關D7、D8以連接負極性端242，其中功率半導體開關D5、D6、D7、D8的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關D5的陰極連接交流端VO ，功率半導體開關D5的陽極連接功率半導體開關D6的陰極與功率半導體開關S2的發射極，功率半導體開關D6的陽極連接功率半導體開關D7的陰極，功率半導體開關D7的陽極連接功率半導體開關S8的陰極，功率半導體開關D8的陽極連接負極性端242。
於本實施例中，第三、四、五開關單元中的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為二極管。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。第二開關單元包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。
應瞭解到，第2圖繪示之各個開關單元中功率半導體開關的數量僅為例示，但此並不限定本發明，熟習此項技藝者應視當時需要彈性選擇功率半導體開關的數量及相應的電氣特性。舉例而言，兩個串接的功率半導體開關D2、D3可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D2、D3加總的電氣特性大致相同；兩個串接的功率半導體開關D7、D8亦可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D7、D8加總的電氣特性大致相同。
於第2圖中，舉例而言，功率半導體開關D1～D8可為二極管，功率半導體開關S1～S4可為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管、集成門極換流晶閘管或其他開關器件，本領域技術人員當視實際需要彈性選擇之。
母線電容模組240包括第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4。第一母線電容器組C3的一端連接正極性端241，第一母線電容器組C3的另一端連接中性點243；第二母線電容器組C4的一端連接中性點243，第二母線電容器組C4的另一端連接負極性端242。
在運作時，五電平整流器200的交流端VO 接收交流輸入電壓，並藉由脈寬調制訊號分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器200得以進行整流之功能，使得第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4輸出直流電壓。於其他實施方式中，可以藉由脈衝頻率調製訊號或脈衝幅度調製訊號等調製技術分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器200得以運作。
爲了對五電平整流器200的工作原理做更進一步描述，請參照下表二，各功率半導體開關在工作過程中承受電壓V/2，其各交流端VO 電平所對應的開關狀態如表二所示，表二裡「ON」代表開通，「OFF」代表關斷，輸出端VO 相對於中性點的電壓可調整為V、V/2、0、-V、-V/2（即，五電平）。另外，關於五電平變換器交流端VO 的電平波形，如第7圖所示。
﹤表二﹥
表二示意了五電平整流器200的一種操作方式。需要特別說明的是，五電平整流器200有很多種操作方式，表二僅示意性示出了其中一種。關於五電平整流器200之各種運用方式係為本技術領域中具有通常知識者可推知的技術，且非本發明所欲保護範圍，於此不再詳述之。
第3圖是依照本發明第三實施例之一種五電平整流器300的電路圖（以單相為例）。在架構上，五電平整流器300與五電平整流器200類似，兩者差異在於將功率半導體開關S1、S2與功率半導體開關D1、D2之位置互調。如第3圖所示，五電平整流器300包括交流端VO 、第一開關模組310、第二開關模組320、第三開關模組330、第一飛跨電容器組C1、第二飛跨電容器組C2與母線電容模組340。
於第3圖中，母線電容模組340具有正極性端341、負極性端342與中性點343。第一開關模組310包括雙向開關電路311，其中雙向開關電路311包括兩個第一開關單元312、313反向串聯連接，第一開關單元313的一端連接母線電容模組340的中性點343。第二開關模組320包括第二開關單元321、322、第三開關單元323、324、第四開關單元325、326與第五開關單元327、328，其中第二開關單元321、322級聯，第三、第四、第五開關單元323～328級聯而且與母線電容模組340並聯連接，其中第三開關單元323與母線電容模組340的正極性端341相連，第五開關單元328與母線電容模組340的負極性端342相連，第四開關單元325、326與兩個第二開關單元321、322並聯連接，其中第四開關單元325、326之間的連接點連接交流端VO ，第二開關單元321、322之間的連接點連接第一開關單元312的一端。第一、第二飛跨電容器組C1、C2跨接在第一開關模組310與第二開關模組320之間，其中第一開關單元312的兩端分別通過飛跨電容器組C1、C2連接到第三開關單元323、324之間的連接點與第五開關單元327、328之間的連接點。
具體而言，第一飛跨電容器組C1的一端連接第一開關單元312、313之間的連接點（即，第3圖中第一開關單元312的左端）；第二飛跨電容器組C2的一端連接第一開關單元312和第二開關單元321、322之間的連接點，前述飛跨電容器組C1、C2之間有第一開關單元312間隔而未直接相連在一起。第一飛跨電容器組C1的另一端連接第三開關單元323、324之間的連接點；第二飛跨電容器組C2的另一端連接兩個第五開關單元327、328之間的連接點。
於第3圖中，第一開關單元312、313分別包括功率半導體開關S3、S4，第二開關單元321、322分別包括功率半導體開關D4、D5。功率半導體開關S3的發射極連接功率半導體開關D4的陽極與功率半導體開關D5的陰極，功率半導體開關S3的集電極連接功率半導體開關S4的集電極，功率半導體開關S4的發射極連接中性點343。功率半導體開關S3、S4中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯；舉例而言，功率半導體開關S3的內接二極管的陽極連接功率半導體開關S3的發射極，功率半導體開關S3的內接二極管的陰極連接功率半導體開關S3的集電極。
第三開關單元323包括單一功率半導體開關D1以連接正極性端341，而第三開關單元324包括兩個串接的功率半導體開關D2、D3以連接第四開關單元325中的功率半導體開關S1。具體而言，功率半導體開關D1的陰極連接正極性端341，功率半導體開關D1的陽極連接功率半導體開關D2的陰極，功率半導體開關D2的陽極連接功率半導體開關D3的陰極，功率半導體開關D3的陽極連接功率半導體開關D4的陰極與功率半導體開關S1的集電極，功率半導體開關S1的發射極連接交流端VO 。
第五開關單元327包括單一功率半導體開關D6以連接第四開關單元326中的功率半導體開關S2，第五開關單元328包括兩個串接的功率半導體開關D7、D8以連接負極性端343。具體而言，功率半導體開關S2的集電極連接交流端VO ，功率半導體開關S2的發射極連接功率半導體開關D6的陰極和功率半導體開關D5的陽極，功率半導體開關D6的陽極連接功率半導體開關S7的陰極，功率半導體開關D7的陽極連接功率半導體開關D8的陰極，功率半導體開關D8的陽極連接負極性端342。
於本實施例中，第二、三、五開關單元中的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為二極管，當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，該些功率半導體開關可以並聯連接。第四開關單元包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，該些功率半導體開關可以並聯連接。
應瞭解到，第3圖繪示之各個開關單元中功率半導體開關的數量僅為例示，但此並不限定本發明，熟習此項技藝者應視當時需要彈性選擇功率半導體開關的數量及相應的電氣特性。舉例而言，兩個串接的功率半導體開關D2、D3可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D2、D3加總的電氣特性大致相同；兩個串接的功率半導體開關D7、D8亦可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D7、D8加總的電氣特性大致相同。
於第3圖中，舉例而言，功率半導體開關D1～D8可為二極管，功率半導體開關S1～S4可為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管、集成門極換流晶閘管或其他開關器件，本領域技術人員當視實際需要彈性選擇之。
母線電容模組340包括第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4。第一母線電容器組C3的一端連接正極性端341，第一母線電容器組C3的另一端連接中性點343；第二母線電容器組C4的一端連接中性點343，第二母線電容器組C4的另一端連接負極性端342。
在運作時，五電平整流器300的交流端VO 接收交流輸入電壓，並藉由脈寬調制訊號分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器300得以進行整流之功能，使得第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4輸出直流電壓。於其他實施方式中，可以藉由脈衝頻率調製訊號或脈衝幅度調製訊號等調製技術分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器300得以運作。
爲了對五電平整流器300的工作原理做更進一步描述，請參照下表三，各功率半導體開關在工作過程中承受電壓V/2，其各交流端VO 電平所對應的開關狀態如表三所示，表三裡「ON」代表開通，「OFF」代表關斷，輸出端VO 相對於中性點的電壓可調整為V、V/2、0、-V、-V/2（即，五電平）。另外，關於五電平變換器交流端VO 的電平波形，如第7圖所示。
﹤表三﹥
表三示意了五電平整流器300的一種操作方式。需要特別說明的是，五電平整流器300有很多種操作方式，表三僅示意性示出了其中一種。關於五電平整流器300之各種運用方式係為本技術領域中具有通常知識者可推知的技術，且非本發明所欲保護範圍，於此不再詳述之。
第4圖是依照本發明第四實施例之一種五電平變換器400的電路圖（以單相為例）。在架構上，第4圖的五電平變換器400與第1圖的五電平變換器100類似，兩者差異在於改變功率半導體開關S9、S10以及飛跨電容器組C1、C2的連接方式。如第4圖所示，五電平變換器400包括交流端VO 、第一開關模組410、第二開關模組420、第一飛跨電容器組C1、第二飛跨電容器組C2與母線電容模組440。
於第4圖中，母線電容模組440具有正極性端441、負極性端442與中性點443。第一開關模組410包括雙向開關電路411，其中雙向開關電路411包括兩個第一開關單元412、413反向串聯連接，第一開關單元413的一端連接母線電容模組440的中性點443。第二開關模組420包括第二開關單元421、422、第三開關單元423、424、第四開關單元425、426與第五開關單元427、428，其中第二開關單元421、422級聯，第三、第四、第五開關單元423～428級聯而且與母線電容模組440並聯連接，其中第三開關單元423與母線電容模組440的正極性端441相連，第五開關單元428與母線電容模組440的負極性端442相連，第四開關單元425、426與兩個第二開關單元421、422並聯連接，其中第四開關單元425、426之間的連接點連接交流端VO ，第二開關單元421、422之間的連接點連接第一開關單元412的一端。第一、第二飛跨電容器組C1、C2跨接在第一開關模組410與第二開關模組420之間，其中第一開關單元412的兩端分別通過飛跨電容器組C1、C2連接到第三開關單元423、424之間的連接點與第五開關單元427、428之間的連接點。
具體而言，第二飛跨電容器組C2的一端連接開關單元412、413之間的連接點（即，第4圖中第一開關單元412的左端）；第一飛跨電容器組C1的一端連接第一開關單元412和第二開關單元421、422之間的連接點，前述飛跨電容器組C1、C2之間有第一開關單元412間隔而未直接相連在一起。第一飛跨電容器組C1的另一端連接第三開關單元423、424之間的連接點；第二飛跨電容器組C2的另一端連接兩個第五開關單元427、428之間的連接點。
於第4圖中，第一開關單元412、413分別包括功率半導體開關S9、S10，第二開關單元421、422分別包括功率半導體開關D1、D2。功率半導體開關S9的集電極連接功率半導體開關D1的陽極與功率半導體開關D2的陰極，功率半導體開關S9的發射極連接功率半導體開關S10的發射極，功率半導體開關S10的集電極連接中性點443。功率半導體開關S9、S10中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯；舉例而言，功率半導體開關S9的內接二極管的陽極連接功率半導體開關S9的發射極，功率半導體開關S9的內接二極管的陰極連接功率半導體開關S9的集電極。
第三開關單元423包括兩個串接的功率半導體開關S1、 S2以連接正極性端441，而第三開關單元424包括單一功率半導體開關S3以連接第四開關單元425中的功率半導體開關S4，其中功率半導體開關S1、S2、S3、S4的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關S1的集電極連接正極性端441，功率半導體開關S1的發射極連接功率半導體開關S2的集電極，功率半導體開關S2的發射極連接功率半導體開關S3的集電極，功率半導體開關S3的發射極連接功率半導體開關S4的集電極與功率半導體開關D1的陰極，功率半導體開關S4的發射極連接交流端VO 。功率半導體開關S1、S2、S3、S4中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯。
第五開關單元427包括兩個串接的功率半導體開關S6、S7以連接第四開關單元426中的功率半導體開關S5，第五開關單元428包括單一功率半導體開關S8以連接負極性端442，其中功率半導體開關S5、S6、S7、S8的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關S5的集電極連接交流端VO ，功率半導體開關S5的發射極連接功率半導體開關S6的集電極與功率半導體開關D2的陽極，功率半導體開關S6的發射極連接功率半導體開關S7的集電極，功率半導體開關S7的發射極連接功率半導體開關S8的集電極，功率半導體開關S8的發射極連接負極性端442。功率半導體開關S5、S6、S7、S8中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯。
於本實施例中，第三、四、五開關單元中的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。第二開關單元包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為二極管。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。
應瞭解到，第4圖繪示之各個開關單元中功率半導體開關的數量僅為例示，但此並不限定本發明，熟習此項技藝者應視當時需要彈性選擇功率半導體開關的數量及相應的電氣特性。舉例而言，兩個串接的功率半導體開關S1、S2可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關S1、S2加總的電氣特性大致相同；兩個串接的功率半導體開關S6、S7亦可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關S6、S7加總的電氣特性大致相同。
於第4圖中，舉例而言，功率半導體開關D1、D2可為二極管，功率半導體開關S1～S10可為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管、集成門極換流晶閘管或其他開關器件，本領域技術人員當視實際需要彈性選擇之。
母線電容模組440包括第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4。第一母線電容器組C3的一端連接正極性端441，第一母線電容器組C3的另一端連接中性點443；第二母線電容器組C4的一端連接中性點443，第二母線電容器組C4的另一端連接負極性端442。
在運作時，第一母線電容器C3與第二母線電容器C4可接收直流輸入電壓，並藉由脈寬調制訊號分別控制功率半導體開關S1～S10之啟閉，使五電平變換器400得以進行逆變之功能，使得五電平變換器400的交流端VO 輸出交流電壓。於其他實施方式中，可以藉由脈衝頻率調製訊號或脈衝幅度調製訊號等調製技術分別控制功率半導體開關S1～S10之啟閉，使五電平變換器400得以運作。
在運作時，五電平變換器400的交流端VO 接收交流輸入電壓，並藉由脈寬調制訊號（Pulse With Modulation, PWM）分別控制功率半導體開關S1～S10之啟閉，使五電平變換器400得以進行整流之功能，使得第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4輸出直流電壓。
爲了對五電平變換器400的工作原理做更進一步描述，請參照下表四，各功率半導體開關在工作過程中承受電壓V/2，其各交流端VO 電平所對應的開關狀態如表四所示，表四裡「ON」代表開通，「OFF」代表關斷，輸出端VO 相對於中性點的電壓可調整為V、V/2、0、-V、-V/2（即，五電平）。另外，關於五電平變換器交流端VO 的電平波形，如第7圖所示。
﹤表四﹥
表四示意了五電平變換器400的一種操作方式。需要特別說明的是，五電平變換器400有很多種操作方式，表四僅示意性示出了其中一種。關於五電平變換器400之各種運用方式係為本技術領域中具有通常知識者可推知的技術，且非本發明所欲保護範圍，於此不再詳述之。
第5圖是依照本發明第五實施例之一種五電平整流器500的電路圖（以單相為例）。在架構上，五電平整流器500與五電平變換器400類似，兩者差異在於將第4圖的S1～S8替換為第5圖的D1～D8，並將第4圖的D1、D2替換為第5圖的S1、S2。如第5圖所示，五電平整流器500包括交流端VO 、第一開關模組510、第二開關模組520、第三開關模組530、第一飛跨電容器組C1、第二飛跨電容器組C2與母線電容模組540。
於第5圖中，母線電容模組540具有正極性端541、負極性端542與中性點543。第一開關模組510包括雙向開關電路511，其中雙向開關電路511包括兩個第一開關單元512、513反向串聯連接，第一開關單元513的一端連接母線電容模組540的中性點543。第二開關模組520包括第二開關單元521、522、第三開關單元523、524、第四開關單元525、526與第五開關單元527、528，其中第二開關單元521、522級聯，第三、第四、第五開關單元523～528級聯而且與母線電容模組540並聯連接，其中第三開關單元523與母線電容模組540的正極性端541相連，第五開關單元528與母線電容模組540的負極性端542相連，第四開關單元525、526與兩個第二開關單元521、522並聯連接，其中第四開關單元525、526之間的連接點連接交流端VO ，第二開關單元521、522之間的連接點連接第一開關單元512的一端。第一、第二飛跨電容器組C1、C2跨接在第一開關模組510與第二開關模組520之間，其中第一開關單元512的兩端分別通過飛跨電容器組C1、C2連接到第三開關單元523、524之間的連接點與第五開關單元527、528之間的連接點。
具體而言，第二飛跨電容器組C2的一端連接第一開關單元512、513之間的連接點（即，第5圖中第一開關單元512的左端）；第一飛跨電容器組C1的一端連接第一開關單元512和第二開關單元521、522之間的連接點，前述飛跨電容器組C1、C2之間有第一開關單元512間隔而未直接相連在一起。第一飛跨電容器組C1的另一端連接第三開關單元523、524之間的連接點；第二飛跨電容器組C2的另一端連接兩個第五開關單元527、528之間的連接點。
於第5圖中，第一開關單元512、513分別包括功率半導體開關S3、S4，第二開關單元521、522分別包括功率半導體開關S1、S2。功率半導體開關S3的集電極連接功率半導體開關S1的發射極與功率半導體開關S2的集電極，功率半導體開關S3的發射極連接功率半導體開關S4的發射極，功率半導體開關S4的集電極連接中性點543。功率半導體開關S1～S4中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯；舉例而言，功率半導體開關S3的內接二極管的陽極連接功率半導體開關S3的發射極，功率半導體開關S3的內接二極管的陰極連接功率半導體開關S3的集電極。
第三開關單元523包括兩個串接的功率半導體開關D1、D2以連接正極性端541，而第三開關單元524包括單一功率半導體開關D3以連接第四開關單元525中的功率半導體開關D4，其中功率半導體開關D1、D2、D3、D4的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關D1的陰極連接正極性端541，功率半導體開關D1的陽極連接功率半導體開關D2的陰極，功率半導體開關D2的陽極連接功率半導體開關D3的陰極，功率半導體開關D3的陽極連接功率半導體開關D4的陰極與功率半導體開關S1的集電極，功率半導體開關D4的陽極連接交流端VO 。
第五開關單元527包括兩個串接的功率半導體開關D6、D7以連接第四開關單元226中的功率半導體開關D5，第五開關單元528包括單一功率半導體開關D8以連接負極性端542，其中功率半導體開關D5、D6、D7、D8的電氣特性大致相同。具體而言，功率半導體開關D5的陰極連接交流端VO ，功率半導體開關D5的陽極連接功率半導體開關D6的陰極與功率半導體開關S2的發射極，功率半導體開關D6的陽極連接功率半導體開關D7的陰極，功率半導體開關D7的陽極連接功率半導體開關S8的陰極，功率半導體開關D8的陽極連接負極性端542。
於本實施例中，第三、四、五開關單元中的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為二極管。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。第二開關單元包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。
應瞭解到，第5圖繪示之各個開關單元中功率半導體開關的數量僅為例示，但此並不限定本發明，熟習此項技藝者應視當時需要彈性選擇功率半導體開關的數量及相應的電氣特性。舉例而言，兩個串接的功率半導體開關D1、D2可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D1、D2加總的電氣特性大致相同；兩個串接的功率半導體開關D6、D7亦可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D6、D7加總的電氣特性大致相同。
於第5圖中，舉例而言，功率半導體開關D1～D8可為二極管，功率半導體開關S1～S4可為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管、集成門極換流晶閘管或其他開關器件，本領域技術人員當視實際需要彈性選擇之。
母線電容模組540包括第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4。第一母線電容器組C3的一端連接正極性端241，第一母線電容器組C3的另一端連接中性點543；第二母線電容器組C4的一端連接中性點543，第二母線電容器組C4的另一端連接負極性端542。
在運作時，五電平整流器500的交流端VO 接收交流輸入電壓，並藉由脈寬調制訊號分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器500得以進行整流之功能，使得第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4輸出直流電壓。於其他實施方式中，可以藉由脈衝頻率調製訊號或脈衝幅度調製訊號等調製技術分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器500得以運作。
爲了對五電平整流器500的工作原理做更進一步描述，請參照下表五，各功率半導體開關在工作過程中承受電壓V/2，其各交流端VO 電平所對應的開關狀態如表五所示，表五裡「ON」代表開通，「OFF」代表關斷，輸出端VO 相對於中性點的電壓可調整為V、V/2、0、-V、-V/2（即，五電平）。另外，關於五電平變換器交流端VO 的電平波形，如第7圖所示。
﹤表五﹥
表五示意了五電平整流器500的一種操作方式。需要特別說明的是，五電平整流器500有很多種操作方式，表五僅示意性示出了其中一種。關於五電平整流器500之各種運用方式係為本技術領域中具有通常知識者可推知的技術，且非本發明所欲保護範圍，於此不再詳述之。
第6圖是依照本發明第六實施例之一種五電平整流器600的電路圖（以單相為例）。在架構上，五電平整流器600與五電平整流器500類似，兩者差異在於將功率半導體開關S1、S2與功率半導體開關D4、D5之位置互調。如第6圖所示，五電平整流器600包括交流端VO 、第一開關模組610、第二開關模組620、第三開關模組630、第一飛跨電容器組C1、第二飛跨電容器組C2與母線電容模組640。
於第6圖中，母線電容模組640具有正極性端641、負極性端642與中性點643。第一開關模組610包括雙向開關電路611，其中雙向開關電路611包括兩個第一開關單元612、613反向串聯連接，第一開關單元613的一端連接母線電容模組640的中性點643。第二開關模組620包括第二開關單元621、622、第三開關單元623、624、第四開關單元625、626與第五開關單元627、628，其中第二開關單元621、622級聯，第三、第四、第五開關單元623～628級聯而且與母線電容模組640並聯連接，其中第三開關單元623與母線電容模組640的正極性端641相連，第五開關單元628與母線電容模組640的負極性端642相連，第四開關單元625、626與兩個第二開關單元621、622並聯連接，其中第四開關單元625、626之間的連接點連接交流端VO ，第二開關單元621、622之間的連接點連接第一開關單元612的一端。第一、第二飛跨電容器組C1、C2跨接在第一開關模組610與第二開關模組620之間，其中第一開關單元612的兩端分別通過飛跨電容器組C1、C2連接到第三開關單元623、624之間的連接點與第五開關單元627、628之間的連接點。
具體而言，第二飛跨電容器組C2的一端連接第一開關單元612、613之間的連接點（即，第6圖中第一開關單元612的左端）；第一飛跨電容器組C1的一端連接第一開關單元612和第二開關單元621、622之間的連接點，前述飛跨電容器組C1、C2之間有第一開關單元612間隔而未直接相連在一起。第一飛跨電容器組C1的另一端連接第三開關單元623、624之間的連接點；第二飛跨電容器組C2的另一端連接兩個第五開關單元627、628之間的連接點。
於第6圖中，第一開關單元612、613分別包括功率半導體開關S3、S4，第二開關單元621、622分別包括功率半導體開關D4、D5。功率半導體開關S3的集電極連接功率半導體開關D4的陽極與功率半導體開關D5的陰極，功率半導體開關S3的發射極連接功率半導體開關S4的發射極，功率半導體開關S4的集電極連接中性點643。功率半導體開關S1～S4中每一者均具有內接二極管，內接二極管與功率半導體開關本身反並聯；舉例而言，功率半導體開關S3的內接二極管的陽極連接功率半導體開關S3的發射極，功率半導體開關S3的內接二極管的陰極連接功率半導體開關S3的集電極。
第三開關單元623包括兩個串接的功率半導體開關D1、D2以連接正極性端341，而第三開關單元624包括單一功率半導體開關D3以連接第四開關單元625中的功率半導體開關S1。具體而言，功率半導體開關D1的陰極連接正極性端641，功率半導體開關D1的陽極連接功率半導體開關D2的陰極，功率半導體開關D2的陽極連接功率半導體開關D3的陰極，功率半導體開關D3的陽極連接功率半導體開關D4的陰極與功率半導體開關S1的集電極，功率半導體開關S1的發射極連接交流端VO 。
第五開關單元627包括兩個串接的功率半導體開關D6、D7以連接第四開關單元626中的功率半導體開關S2，第五開關單元628包括單一功率半導體開關D8以連接負極性端642。具體而言，功率半導體開關S2的集電極連接交流端VO ，功率半導體開關S2的發射極連接功率半導體開關D6的陰極與功率半導體開關D5的陽極，功率半導體開關D6的陽極連接功率半導體開關D7的陰極，功率半導體開關D7的陽極連接功率半導體開關D8的陰極，功率半導體開關D8的陽極連接負極性端642。
於本實施例中，第二、三、五開關單元中的每一者包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為二極管。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。第四開關單元包括至少一功率半導體開關，該至少一功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管等全控型功率半導體器件。當至少一功率半導體開關的數量為複數時，該些功率半導體開關可以串聯連接，也可以並聯連接。
應瞭解到，第6圖繪示之各個開關單元中功率半導體開關的數量僅為例示，但此並不限定本發明，熟習此項技藝者應視當時需要彈性選擇功率半導體開關的數量及相應的電氣特性。舉例而言，兩個串接的功率半導體開關D1、D2可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D1、D2加總的電氣特性大致相同；兩個串接的功率半導體開關D6、D7亦可整合成單一個功率半導體開關，其電氣特性與兩個功率半導體開關D6、D7加總的電氣特性大致相同。
於第6圖中，舉例而言，功率半導體開關D1～D8可為二極管，功率半導體開關S1～S4可為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管、集成門極換流晶閘管或其他開關器件，本領域技術人員當視實際需要彈性選擇之。
母線電容模組640包括第一母線電容器組C3與第二母線電容器組C4。第一母線電容器組C3的一端連接正極性端641，第一母線電容器組C3的另一端連接中性點643；第二母線電容器組C4的一端連接中性點643，第二母線電容器組C4的另一端連接負極性端642。
在運作時，五電平整流器600的交流端VO 接收交流輸入電壓並藉由脈寬調制訊號分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器600得以進行整流之功能，使得第一母線電容器C3與第二母線電容器C4輸出直流電壓。於其他實施方式中，可以藉由脈衝頻率調製訊號或脈衝幅度調製訊號等調製技術分別控制功率半導體開關S1～S4之啟閉，使五電平整流器600得以運作。
爲了對五電平整流器600的工作原理做更進一步描述，請參照下表六，各功率半導體開關在工作過程中承受電壓V/2，其各交流端VO 電平所對應的開關狀態如表六所示，表六裡「ON」代表開通，「OFF」代表關斷，輸出端VO 相對於中性點的電壓可調整為V、V/2、0、-V、-V/2（即，五電平）。另外，關於五電平變換器交流端VO 的電平波形，如第7圖所示。
﹤表六﹥
表六示意了五電平整流器600的一種操作方式。需要特別說明的是，五電平整流器600有很多種操作方式，表六僅示意性示出了其中一種。關於五電平整流器600之各種運用方式係為本技術領域中具有通常知識者可推知的技術，且非本發明所欲保護範圍，於此不再詳述之。
綜上所述，本發明提出一種結構簡單的五電平變換裝置拓撲，其採用非對襯式電路架構（兩飛跨電容器組的連接方式不同），在電路設計上更靈活、更有彈性，因而具有非常好的應用價值。相比於三電平變換技術，五電平變換技術具有更好的電氣性能。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100、400‧‧‧五電平變換器
200、300、500、600‧‧‧五電平整流器
110、210、310、410、510、610‧‧‧第一開關模組
111、211、311、411、511、611‧‧‧雙向開關電路
112、113、212、213、312、313、412、413、512、513、612、613‧‧‧第一開關單元
120、220、320、420、520、620‧‧‧第二開關模組
121、122、221、222、321、322、421、422、521、522、621、622‧‧‧第二開關單元
123、124、223、224、323、324、423、424、523、524、623、624‧‧‧第三開關單元
125、126、225、226、325、326、425、426、525、526、625、626‧‧‧第四開關單元
127、128、227、228、327、328、427、428、527、528、627、628‧‧‧第五開關單元
140、240、340、440、540、640‧‧‧母線電容模組
141、241、341、441、541、641‧‧‧正極性端
142、242、342、442、542、642‧‧‧負極性端
143、243、343、443、543、643‧‧‧中性點
C1‧‧‧第一飛跨電容器組
C2‧‧‧第二飛跨電容器組
C3‧‧‧第一母線電容器組
C4‧‧‧第二母線電容器組
D1～D8‧‧‧功率半導體開關
S1～S10‧‧‧功率半導體開關
VO ‧‧‧交流端
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖是依照本發明第一實施例之一種五電平變換裝置的電路圖； 第2圖是依照本發明第二實施例之一種五電平整流器的電路圖； 第3圖是依照本發明第三實施例之一種五電平整流器的電路圖； 第4圖是依照本發明第四實施例之一種五電平變換器的電路圖； 第5圖是依照本發明第五實施例之一種五電平整流器的電路圖； 第6圖是依照本發明第六實施例之一種五電平整流器的電路圖；以及 第7圖是依照本發明各實施例之一種電平波形圖。
100‧‧‧五電平變換器
110‧‧‧第一開關模組
111‧‧‧雙向開關電路
112、113‧‧‧第一開關單元
120‧‧‧第二開關模組
121、122‧‧‧第二開關單元
123、124‧‧‧第三開關單元
125、126‧‧‧第四開關單元
127、128‧‧‧第五開關單元
140‧‧‧母線電容模組
141‧‧‧正極性端
142‧‧‧負極性端
143‧‧‧中性點
C1‧‧‧第一飛跨電容器組
C2‧‧‧第二飛跨電容器組
C3‧‧‧第一母線電容器組
C4‧‧‧第二母線電容器組
D1、D2‧‧‧功率半導體開關
S1~S10‧‧‧功率半導體開關
V O ‧‧‧交流端

Claims (16)

  1. 一種五電平變換裝置，包括： 一交流端； 一母線電容模組，具有一正極性端、一負極性端與一中性點； 一第一開關模組，包括一雙向開關電路，其中該雙向開關電路包括兩個第一開關單元反向串聯連接，該兩個第一開關單元中的一者的一端連接該母線電容模組的該中性點； 一第二開關模組，包括兩個第二開關單元、兩個第三開關單元、兩個第四開關單元與兩個第五開關單元，其中該兩個第二開關單元級聯，該兩個第三開關單元、該兩個第四開關單元與該兩個第五開關單元級聯而且與該母線電容模組並聯連接，其中該兩個第三開關單元與該母線電容模組的該正極性端相連，該兩個第五開關單元與該母線電容模組的該負極性端相連，該兩個第四開關單元與該兩個第二開關單元並聯連接，其中該兩個第四開關單元之間的一連接點連接該交流端，該兩個第二開關單元之間的一連接點連接該兩個第一開關單元中的另一者的一端；以及 兩個飛跨電容器組，跨接在該第一開關模組與該第二開關模組之間，其中該兩個第一開關單元之間的一連接點與該兩個第一開關單元中的該另一者的該端分別通過該兩個飛跨電容器組連接到該兩個第三開關單元之間的一連接點與該兩個第五開關單元之間的一連接點。
  2. 如請求項1所述之五電平變換裝置，其中該兩個第三開關單元中之一者連接該正極性端，而該兩個第三開關單元中之另一者連接該兩個第四開關單元中的一者；該兩個第五開關單元中之一者連接該兩個第四開關單元中的另一者，而該兩個第五開關單元中之另一者連接該負極性端。
  3. 如請求項2所述之五電平變換裝置，其中該兩個飛跨電容器組為一第一飛跨電容器組與一第二飛跨電容器組，該第一飛跨電容器組的一端連接該兩個第一開關單元之間的該連接點，該第二飛跨電容器組的一端連接該兩個第一開關單元中的該另一者的該端。
  4. 如請求項3所述之五電平變換裝置，其中該第一飛跨電容器組的另一端連接該兩個第三開關單元之間的該連接點；該第二飛跨電容器組的另一端連接該兩個第五開關單元之間的該連接點。
  5. 如請求項2所述之五電平變換裝置，其中該兩個飛跨電容器組為一第一飛跨電容器組與一第二飛跨電容器組，該第一飛跨電容器組的一端連接該兩個第一開關單元中的該另一者的該端，該第二飛跨電容器組的一端連接該兩個第一開關單元之間的該連接點。
  6. 如請求項5所述之五電平變換裝置，其中該第一飛跨電容器組的另一端連接該兩個第三開關單元之間的該連接點；該第二飛跨電容器組的另一端連接該兩個第五開關單元之間的該連接點。
  7. 如請求項1所述之五電平變換裝置，其中每一該第一開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
  8. 如請求項1所述之五電平變換裝置，其中每一該第二開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為二極管。
  9. 如請求項8所述之五電平變換裝置，其中每一該第四開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
  10. 如請求項9所述之五電平變換裝置，其中每一該第三、第五開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
  11. 如請求項9所述之五電平變換裝置，其中每一該第三、第五開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為二極管。
  12. 如請求項1所述之五電平變換裝置，其中每一該第二開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為絕緣柵雙極型晶體管、門極可關斷晶閘管或集成門極換流晶閘管。
  13. 如請求項12所述之五電平變換裝置，其中每一該第四開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為二極管。
  14. 如請求項13所述之五電平變換裝置，其中每一該第三、第五開關單元包括至少一功率半導體開關，該功率半導體開關為二極管。
  15. 如請求項1所述之五電平變換裝置，其中該母線電容模組包括： 一第一母線電容器組，其兩端分別連接該正極性端與該中中性點；以及 一第二母線電容器組，其兩端分別連接該中性點與該負極性端。
  16. 如請求項1所述之五電平變換裝置，其中每一該飛跨電容器組包括至少一電容器。
TW104130239A 2015-07-10 2015-09-14 五電平變換裝置 TWI539737B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510405527.7A CN106329974B (zh) 2015-07-10 2015-07-10 五电平变换装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI539737B TWI539737B (zh) 2016-06-21
TW201703418A true TW201703418A (zh) 2017-01-16

Family

ID=56756027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104130239A TWI539737B (zh) 2015-07-10 2015-09-14 五電平變換裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9800175B2 (zh)
CN (1) CN106329974B (zh)
TW (1) TWI539737B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI756906B (zh) * 2019-11-06 2022-03-01 美商高效電源轉換公司 具有用以對飛馳電容器進行預充電之分壓器的多階轉換器

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101864946B1 (ko) * 2016-10-26 2018-06-05 한국전력공사 단일형 컨버터의 출력전압 제어 장치 및 그 방법
US10522650B2 (en) * 2016-11-29 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and methods of manufacture
US10177679B2 (en) * 2017-03-23 2019-01-08 Vacon Oy Multilevel inverter
KR101943884B1 (ko) * 2017-06-02 2019-01-30 효성중공업 주식회사 Ｍｍｃ 컨버터 및 그의 서브모듈
WO2019192675A1 (de) * 2018-04-03 2019-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung und stromrichtermodul mit in reihe geschalteten halbleiterschaltern
CN108667327B (zh) 2018-05-03 2020-03-20 华为数字技术（苏州）有限公司 多电平逆变器
TWI742358B (zh) * 2018-05-04 2021-10-11 德商伍爾特電子ｅｉＳｏｓ有限公司 功率變換器及形成其一部分的電路
CN110581534B (zh) * 2018-06-11 2021-08-03 台达电子工业股份有限公司 温度保护电路
US10541623B1 (en) * 2019-01-14 2020-01-21 Infineon Technologies Ag Circuit with an input voltage divider and two half-bridges
EP4111582A1 (en) * 2020-03-17 2023-01-04 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Ac/dc converter stage for a converter system with an input series structure with improved common mode performance

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002023703A1 (de) * 2000-09-13 2002-03-21 Abb Research Ltd. Steuer- und regelverfahren für einen dreipunkt-stromrichter mit aktiven klemmschaltern sowie vorrichtung hierzu
CN100466448C (zh) 2006-04-17 2009-03-04 山东新风光电子科技发展有限公司 一种五电平变换器结构装置
US8310218B2 (en) 2007-08-08 2012-11-13 Advanced Analogic Technologies, Inc. Time-multiplexed-capacitor DC/DC converter with multiple outputs
US20120218795A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-30 Siemens Corporation Pulse width modulated control for hybrid inverters
FR2975549B1 (fr) * 2011-05-17 2015-01-02 Converteam Technology Ltd Onduleur de tension a 2n+1 niveaux
CN102427308B (zh) * 2011-10-27 2013-12-25 阳光电源股份有限公司 一种单相半桥五电平逆变器及其应用电路
JP5803683B2 (ja) * 2012-01-13 2015-11-04 富士電機株式会社 マルチレベル電力変換回路
CN102624269B (zh) 2012-04-01 2014-09-17 阳光电源股份有限公司 一种五电平逆变拓扑单元及五电平逆变器
JP2013223274A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Fuji Electric Co Ltd マルチレベル電力変換装置
US9225262B2 (en) * 2012-06-29 2015-12-29 Eaton Corporation Multi-level inverter apparatus and methods using variable overcurrent response
JP6111541B2 (ja) * 2012-07-09 2017-04-12 富士電機株式会社 マルチレベル電力変換回路の制御方式
JP6025128B2 (ja) * 2012-09-13 2016-11-16 国立研究開発法人産業技術総合研究所 マルチレベル電力変換回路および装置
CN103023363B (zh) 2012-11-26 2015-04-08 华为技术有限公司 一种五电平逆变器
FR3001592A1 (fr) * 2013-01-29 2014-08-01 Schneider Toshiba Inverter Convertisseur de puissance multi-niveaux
CN103973128A (zh) * 2013-01-30 2014-08-06 通用电气能源电能变换科技有限公司 无变压器式电能变换系统以及相关方法
US20160006368A1 (en) * 2013-02-20 2016-01-07 Hitachi, Ltd. Power Converter
CN104038085B (zh) * 2013-03-08 2016-07-06 台达电子工业股份有限公司 三电平变流器
US9246407B2 (en) * 2013-03-29 2016-01-26 General Electric Company Voltage balancing system and method for multilevel converters
CN103178721B (zh) 2013-04-07 2015-09-02 冶金自动化研究设计院 一种大容量五电平变流器功率柜
CN103236797B (zh) 2013-04-17 2015-07-01 西安交通大学 一种五电平二极管钳位型变换器电容电压平衡控制方法
US9083230B2 (en) * 2013-06-20 2015-07-14 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multilevel voltage source converters and systems
JP2015012621A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 富士電機株式会社 マルチレベル電力変換回路
CN103595282A (zh) * 2013-10-24 2014-02-19 张家港智电西威变流技术有限公司 模块化多电平变流器的变流模块电路
US9325252B2 (en) * 2014-01-13 2016-04-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multilevel converter systems and sinusoidal pulse width modulation methods
WO2015108613A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-23 Abb Technology Ag Interleaved multi-channel, multi-level, multi-quadrant dc-dc converters
CN105099241B (zh) * 2014-04-18 2019-03-19 通用电气公司 控制器、电能变换系统和方法
US9755545B2 (en) * 2014-11-21 2017-09-05 General Electric Company System and method for unified common mode voltage injection
US9641098B2 (en) * 2015-03-12 2017-05-02 Futurewei Technologies, Inc. Multi-level inverter apparatus and method
CN204633631U (zh) 2015-06-02 2015-09-09 深圳市海思瑞科电气技术有限公司 五电平逆变拓扑电路及五电平逆变器
CN106329975B (zh) * 2015-07-10 2019-02-12 台达电子企业管理（上海）有限公司 五电平变换装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI756906B (zh) * 2019-11-06 2022-03-01 美商高效電源轉換公司 具有用以對飛馳電容器進行預充電之分壓器的多階轉換器
US11646656B2 (en) 2019-11-06 2023-05-09 Efficient Power Conversion Corporation Multi-level converter with voltage divider for pre-charging flying capacitor

Also Published As

Publication number Publication date
CN106329974A (zh) 2017-01-11
CN106329974B (zh) 2018-12-21
US9800175B2 (en) 2017-10-24
US20170012554A1 (en) 2017-01-12
TWI539737B (zh) 2016-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI539737B (zh) 五電平變換裝置
US10903656B2 (en) Multilevel inverter device and method
US11201565B2 (en) Conversion circuit, control method, and power supply device
US9148065B2 (en) Bidirectional DC-DC converter
US9641098B2 (en) Multi-level inverter apparatus and method
JP5977287B2 (ja) マルチレベルインバータ
US9479075B2 (en) Multilevel converter system
US9385628B2 (en) Multilevel inverter device and operating method
CN104682736A (zh) 五电平整流器
CN105874703B (zh) 具有软开关切换的逆变器和方法
TWI539736B (zh) 五電平變換裝置
US20140078802A1 (en) Dc/ac inverter to convert dc current/voltage to ac current/voltage
KR20090126993A (ko) 전력회생이 가능한 멀티레벨 컨버터용 모듈 및 이를 이용한멀티레벨 컨버터
EP3550713B1 (en) Converter
CN107546974B (zh) 具有级联二极管电路的升压电路和逆变器拓扑
US9325273B2 (en) Method and system for driving electric machines
CN215871225U (zh) 一种五电平电压源型变换装置
WO2022110685A1 (zh) 中点箝位逆变器及光伏供电系统
CN104410309A (zh) 五电平电压源型变换装置
US10812014B1 (en) Modular photovoltaic string inverter system adapted for SiC MOSFETs
CN102427307B (zh) 一种三相四线制三电平逆变器
CN112803810B (zh) 一种五电平电压源型变换装置及控制方法
Floricau New hybrid multilevel inverters for high-current applications
Nge et al. Unipolar SPWM HF link soft switching DC/AC converter
Vedavathi et al. Multi-State Switching Cell for Single Phase Five-Level Inverter