[发明专利]电流型多电平逆变器拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种多电平逆变器拓扑结构，更确切地说涉及一种电流型多电平逆变器拓扑结构。

背景技术

多电平逆变器具有输出功率大，器件开关频率低、等效开关频率高、输出谐波小、动态响应快、传输频带宽、电磁兼容性好等特点。目前，电压型多电平逆变器的拓扑结构已取得了丰硕的研究成果，而电流型多电平逆变器的拓扑结构还不够完善。最近几年，国内外学者陆续提出了一些新型的拓扑。其中一种是由8个开关管和2个分流电感所组成的5电平拓扑，并通过冗余开关状态的切换来实现分流电感的电流均衡，但一旦扩展到7电平或者更高电平数输出时，由于分流电感分布不对称，未得到期望的输出电平，所有分流电感并不具有相同的中间电平电流值，从而很难采用冗余开关状态切换来维持各分流电感中间电平电流平衡，制约了在高电平输出场合的应用。另一种拓扑在合成多电平电流的原理上基本相似，主要区别在于采用简化的电路结构，在相同电平输出时，减少了开关管和分流电感的数量，节约了电路成本，但存在的问题是开关器件的电流应力不一致，因此也不属于真正意义上的多电平结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种开关器件电流应力一致、具有分流电感中间电平电流自平衡能力的电流型多电平逆变器拓扑结构。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的电流型多电平逆变器拓扑结构，包括上桥臂和下桥臂；

电流型多电平逆变器拓扑结构有(2n+1)电平，n为大于等于1的正整数；所述的上桥臂包括1/2n(n+1)个最小分流单元I；所述的下桥臂包括1/2n(n+1)个最小分流单元II；

所述的上桥臂包括a个不同电平的上桥臂分流单元，该a个不同电平的上桥臂分流单元按垂直方式呈倒立金字塔形状依次排列，a为大于等于2的正整数；所述的下桥臂与所述的上桥臂对称分布；所述的下桥臂包括a个不同电平的下桥臂分流单元，该a个不同电平的下桥臂分流单元按垂直方式呈金字塔形状依次排列，a为大于等于2的正整数；

所述的上桥臂的下数上第一层的上桥臂分流单元包括一个最小分流单元I；所述的上桥臂的下数上第二层的上桥臂分流单元包括两个最小分流单元I，两个最小分流单元I的其中一个输出端相连接且连接点与下数上第一层的上桥臂分流单元中的最小分流单元I的输入端连接，左边的最小分流单元I的另外一个输出端与下数上第一层的上桥臂分流单元中的最小分流单元I的左边的输出端连接，右边的最小分流单元I的另外一个输出端与下数上第一层的上桥臂分流单元中的最小分流单元I的右边的输出端连接；所述的上桥臂的下数上第三层到第a-1层的上桥臂分流单元分别包括数量与该上桥臂分流单元的层数相对应的最小分流单元I，每层的最小分流单元I均排成一行，每层的两个相邻的最小分流单元I的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与下一层的最小分流单元I的输入端连接，每层的最左边的最小分流单元I的另一个输出端与下数上第一层的最小分流单元I的左边的输出端连接，每层的最右边的最小分流单元I的另一个输出端与下数上第一层的最小分流单元I的右边的输出端连接；所述的上桥臂的下数上第a层的上桥臂分流单元包括a个最小分流单元I，a个最小分流单元I排成一行，两个相邻的最小分流单元I的相邻的两个输出端相互连接且连接点一一对应的与下一层的最小分流单元I的输入端连接，最左边的最小分流单元I的另一个输出端与下数上第一层的最小分流单元I的左边的输出端连接，最右边的最小分流单元I的另一个输出端与下数上第一层的最小分流单元I的右边的输出端连接，a个最小分流单元I的输入端相互连接；