[发明专利]一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器

权利要求书

1.一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：它包括电压电流测量单元、电网、控制单元、电感、H桥整流器、位于变压器原边侧的逆变器、多绕组中高频变压器、位于变压器副边侧的整流器和负载变换器；

所述电压电流测量单元并联在所述电网两端，所述电压电流测量单元将测量到所述电网的电压电流信号传输至所述控制单元；所述电网输出的电流信号经所述电感滤波、限流后，输入所述H桥整流器内，所述H桥整流器根据所述控制单元发送至的控制信号，将输入至的交流电转化为幅值稳定的直流电；所述H桥整流器的输出端连接若干个所述逆变器，所述逆变器的输出端连接至所述多绕组中高频变压器的输入端，所述多绕组中高频变压器的输出端经经若干个所述整流器连接所述负载变换器；所述电压电流测量模块、各逆变器和各整流器均与所述控制单元进行信息交互，所述负载变换器在所述控制单元的控制下对负载供电。

2.如权利要求1所述的一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：各所述逆变器包括直流母线电容、电压传感器和中高频变换器，所述直流母线电容输入端与所述H桥整流器的输出端连接，所述直流母线电容的输出端依次并联所述电压传感器和中高频变换器；各所述中高频变换器的输出端分别连接所述多绕组中高频变压器的各原边绕组；各所述电压传感器分别测量各所述中高频变换器输入端的直流母线电压，并把测量结果发送给控制单元。

3.如权利要求1所述的一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：各所述整流器包括中高频变换器、直流母线电容和电压传感器，各所述中高频变换器的输入端分别连接所述多绕组中高频变压器的各副边绕组，输出端分别依次并联所述直流母线电容和电压传感器；各所述电压传感器分别测量各所述中高频变换器输出端的直流母线电压，并把测量结果发送给所述控制单元。

4.如权利要求1或2或3所述的一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：所述多绕组中高频变压器的所有原边绕组和所有副边绕组共用一个铁芯。

5.如权利要求1或2或3所述的一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：所述逆变器和整流器中的所有中高频变换器均采用H桥拓扑结构和半桥拓扑结构两种拓扑结构中的一种。

6.如权利要求1所述的一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：所述H桥整流器包括级联的多级H桥单元，各级所述H桥单元相互串联，每一级所述H桥单元包括两个并联的单相桥臂，每个所述单相桥臂由两个串联的功率开关器件组成。

7.如权利要求1所述的一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：所述负载变换器采用以下两种结构中的一种结构为负载供电：一种是把各级直流母线分别接所述逆变器后再给负载供电；另一种是采用把直流母线经过级联型所述逆变器的变换后来驱动高压负载。

8.如权利要求1或2或3所述的一种采用多绕组中高频变压器的多电平变换器，其特征在于：所述控制单元包括中央处理器、通讯模块、上位机、状态显示模块、数字量输入模块、信号调理模块、AD转换模块、脉宽调制信号扩展模块和脉宽调制信号驱动模块；

所述中央处理器采用高性能数字信号处理芯片，所述中央处理器通过所述通讯模块实现与所述上位机之间的通讯；

所述状态显示模块和数字量输入模块通过所述中央处理器的I/O接口来实现，分别将电路工作状态的状态指示和外部指令信号、故障信号的输入；

所述信号调理模块把外部的电压和电流测量模块测量得到的信号进行处理后，经过所述AD转换模块的传送到所述中央处理器；

所述脉宽调制信号扩展模块通过可编程逻辑芯片来实现，将所述中央处理器输出的脉宽调制指令扩展为控制信号，通过所述脉宽调制信号驱动模块来驱动电路中的所有功率开关器件。