[发明专利]多电平整流的T型变换器拓扑结构

权利要求书

1.多电平整流的T型变换器拓扑结构，其特征在于：通过电容C_T1、C_T2……C_T(k-1)、C_Tk及C_B1、C_B2……C_B(k-1)、C_Bk(k为一个正整数常数，下同)共2k个电容串联构成T型变换器的纵轴；双向开关S₁、S₂……S_k-1、S_k构成T型变换器的横轴；双向开关S_i、S_i+1(i＝1，2……k-1，以下i的定义相同)之间的节点D_i和C_Ti、C_T(i+1)的节点D_Ti之间有一条支路，是由单向开关S_Ti1，S_Ti2……S_Ti(2i)构成从横轴流向纵轴的单向整流支路，在节点D_i和C_Bi与C_B(i+1)间的节点D_Bi之间有另一支路，该支路是由单向开关S_Bi1，S_Bi2……S_Bi(2i)构成从纵轴流向横轴的单向整流支路，与前述的整流支路的方向相反；S_k作为T型横轴的最后一个开关，其一端与S_k-1相连，另一端是交流端，通过电感接到交流电源的输出端，并同时通过两条支路与纵轴相连，其中一条是通过S_Tk1、S_Tk2……S_Tk(2k)构成从横轴流向纵轴的单向整流支路与C_Tk的正极相连，另一条是通过S_Bk1、S_Bk2……S_Bk(2k)构成从纵轴流向横轴的单向整流支路与C_Bk的负极相连；横轴的双向可控开关S₁的两个端子中，有一个端子与S₂相连，另一端子与纵轴电容的中点D₀相连；在扩展电平时，S_k、C_Tk、C_Bk、S_Tk1，S_Tk2……S_Tk(2k)、S_Bk1，S_Bk2……S_Bk(2k)同时出现，并按上述所描述的连接方式接入到T型的三个端点上；按上述方式，通过增加横轴上的双向可控开关，纵轴上的电容以及横轴与纵轴之间的支路数量，来增加变换器的电平数。

2.根据权利要求1所述的多电平整流的T型变换器拓扑结构，其特征在于：交流电源的一端经电感后，通过T型拓扑的横轴与电容中点相连。

3.根据权利要求1所述的多电平整流的T型变换器拓扑结构，其特征在于：交流电源的另一端接地，或与T型纵轴的电容中点相连，或以同样的开关形式，通过以电源为中心对称延长横轴，并增加单向支路与相应的纵轴节点相连；在对称延长横轴的情况下，电源端的两个对称电感可以用单个电感替代。

4.根据权利要求1所述的多电平整流的T型变换器拓扑结构，其特征在于：该拓扑中横轴上的双向开关可以有多种构成形式，通过可控器件如MOSFET、IGBT等与其他半导体器件构成双向可控的开关单元；因此，S_k有许多种组成形式，可以通过两个IGBT反向串联或者其他可实现双向开关功能的半导体器件及其拓扑电路实现，例如M_k1和M_k2组成对管结构，M_k与D_k1、D_k2、D_k3、D_k4构成的双向结构。

5.根据权利要求1所述的多电平整流的T型变换器拓扑结构，其特征在于：整流支路上的多个串联二极管，根据电压、电流的需要，可以由单只器件实现或多器件串并联实现。