[发明专利]一种级联型多电平变换器

权利要求书

1.一种级联型多电平变换器，其特征在于包括：一脉宽调制整流器的输入端 与电网相连，所述脉宽调制整流器的两输出端分别连接一直流母线中的P端和N 端，所述直流母线的P端和N端之间串联有多个电容，且所述电容的正极连接所 述直流母线的P端，所述直流母线的P端和N端均同时连接一逆变器的输入端， 所述逆变器给交流电机供电；一控制单元，包括一数字信号微处理器、一模数采集 模块、一开关量采集模块、若干开关量输出模块、一脉宽调制输出模块、一脉宽 调制扩展模块和若干驱动电路，所述控制单元接收所述电网输入所述脉宽调制整 流器内的电流、电压信号，并输出脉宽调制控制脉冲信号以驱动所述脉宽调制整 流器和逆变器中相应的功率开关器件导通或关断，使所述脉宽调制整流器的两输 出端之间的电压与所述直流母线的P端和N端之间的电容电压达到平衡，使电网 侧输入功率因数为1，并使所述逆变器输出频率可变的交流电；

所述控制单元的：

模数采集模块，接收所述脉宽调制整流器中的电压电流检测单元和电压传感 器输送的信号，转化为数字信号；

开关量采集模块，采集所述脉宽调制整流器和逆变器中相应的功率开关器件 的过流和过热故障信号；

数字信号微处理器，包括一电压平衡模块和一脉宽调制生成模块，所述电压 平衡模块接收所述模数采集模块传送的信号并计算，得出所述脉宽调制整流器两 端电压与正常值之间的偏差，之后所述脉宽调制生成模块根据所述偏差，发出一 脉宽调制控制脉冲信号和一辅助控制信号；所述数字信号微处理器在所述功率开 关器件存在故障时，接收所述开关量采集模块传送的故障信号，及时发出相应的 保护指令；

开关量输出模块，接收所述数字信号微处理器传送的辅助控制信号和保护指 令；

脉宽调制扩展模块，接收所述脉宽调制输出模块传送的脉宽调制控制脉冲信 号，及所述开关量输出模块传送的辅助控制信号，并扩展所述脉宽调制控制脉冲 信号；

驱动电路，接收所述脉宽调制扩展模块传送的脉宽调制控制脉冲信号并再次 扩展，以驱动所述脉宽调制整流器和逆变器中相应的功率开关器件导通或关断。

2.如权利要求1所述的一种级联型多电平变换器，其特征在于：所述脉宽调 制整流器中，所述电网将交流电通过电感输送给与所述电感连接的多电平桥臂； 一电压电流检测单元连接所述脉宽调制整流器的输入端，其将所述电网输入所述 脉宽调制整流器内的电流、电压信号检测出来，传送给所述控制单元。

3.如权利要求2所述的一种级联型多电平变换器，其特征在于：所述多电平 桥臂包括奇数个串联的基本单元，所述基本单元包括多个串联的功率开关器件， 所述串联的功率开关器件同时并联有一箝位电容和一电压传感器，所述电压传感 器将所述箝位电容两端的电压信号检测出来，传送给所述控制单元。

4.如权利要求2或3所述的一种级联型多电平变换器，其特征在于：所述逆 变器包括至少一个与所述多电平桥臂结构相同的多电平桥臂，其接收所述脉宽调 制整流器输送的直流电，转化为频率可变的交流电并输出。

5.如权利要求1或2或3所述的一种级联型多电平变换器，其特征在于：所 述脉宽调制整流器与所述逆变器为背靠背结构。

6.如权利要求4所述的一种级联型多电平变换器，其特征在于：所述脉宽调 制整流器与所述逆变器为背靠背结构。