[发明专利]基于高频隔离变换的大功率多电平变流器

权利要求书

1.一种基于高频隔离变换的大功率多电平变流器，包括主回路及其移相控制电路，其特征在于：主回路具有三级结构，包括输入级、中间级和输出级：

输入级为级联式H桥整流器，级联式H桥整流器包括串联连接的若干个H桥整流电路（Cell-1，Cell-2，Cell-3，…Cell-n），每个H桥整流电路的输出端分别并联有电容器（Cm），其中m=1,2,3,…n；

中间级为高频DC-DC隔离变换器，高频DC-DC隔离变换器包括若干个带高频隔离变压器的DC/DC变换器（Block-1，Block-2，Block-3，…Block-n），并与前级电路的各个H桥整流电路的输出端对应连接；

输出级为二极管嵌位式多电平逆变器，二极管嵌位式多电平逆变器的输入端并联有直流侧电容（Cn′，其中n=1,2,3,4），分别与前级电路的各个带高频隔离变压器的DC/DC变换器的输出端对应连接；

级联式H桥整流器的每个H桥整流电路输出均等的直流电压，移相控制电路通过控制各个H桥整流电路的移相角来控制直流侧的电容电压。

2.根据权利要求1所述的基于高频隔离变换的大功率多电平变流器，其特征在于：其中所述输入级、中间级和输出级构成单相五电平拓扑结构：

输入级为单相级联式H桥整流器，单相级联式H桥整流器包括串联连接的4个H桥整流电路（Cell-n，其中n=1,2,3,4），每个H桥整流电路包括4个带有反并联二极管的IGBT模块，第一H桥整流电路（Cell-1）的第一个桥臂中点和第四H桥整流电路（Cell-4）的第二个桥臂中点之间接入单相交流输入电压，其余H桥整流电路的第二个桥臂中点与下一个H桥整流电路的第一个桥臂中点连接；

中间级为单相高频DC-DC隔离变换器，单相高频DC-DC隔离变换器包括4个带高频隔离变压器的DC/DC变换器（Block-n，其中n=1,2,3,4），分别与前级电路的4个H桥整流电路的输出端对应连接，每个带高频隔离变压器的DC/DC变换器包括串联连接的H桥变流器、高频变压器和另一H桥变流器，其中，每个H桥变流器包括4个带有反并联二极管和并联电容的IGBT模块；

输出级为二极管嵌位式五电平逆变器，二极管嵌位式五电平逆变器的输入端并联有直流侧电容（Cn′，其中n=1,2,3,4），分别与每个带高频隔离变压器的DC/DC变换器Block的输出端对应连接。

3.根据权利要求1所述的基于高频隔离变换的大功率多电平变流器，其特征在于：其中所述输入级、中间级和输出级构成三相五电平拓扑结构：

输入级为三相级联式H桥整流器，三相级联式H桥整流器包括3个单相级联式H桥整流器，每相4个H桥整流电路（Cell-n，其中n=1,2,3,4），共12个H桥整流电路，在各相中，第一个H桥整流电路（Cell-1）的第一个桥臂中点作为三相电压输入端，第四个H桥整流电路（Cell-4）的第二个桥臂中点互相连接；

中间级为三相高频DC-DC隔离变换器，三相高频DC-DC隔离变换器包括3个单相高频DC-DC隔离变换器，每相4个带高频隔离变压器的DC/DC变换器（Block-n，其中n=1,2,3,4），共12个带高频隔离变压器的DC/DC变换电路，分别与前级电路对应连接；

输出级为二极管嵌位式五电平逆变器，二极管嵌位式五电平逆变器的输入端并联有直流侧电容（Cn′，其中n=1,2,3,4），每个单相高频DC-DC隔离变换器的第一个带高频隔离变压器的DC/DC变换器Block-1的输出端串联连接后，并联连接到第一个直流侧电容（C1′），以此类推，每个单相高频DC-DC隔离变换器的第n个带高频隔离变压器的DC/DC变换器（Block-n）的输出端串联连接后，并联连接到第n个直流侧电容（Cn′，其中n=1,2,3,4）。

4.根据权利要求1所述的基于高频隔离变换的大功率多电平变流器，其特征在于：其中所述多电平逆变器为飞跨电容型多电平逆变器。

5.根据权利要求2或3所述的基于高频隔离变换的大功率多电平变流器，其特征在于：其中所述五电平逆变器为飞跨电容型五电平逆变器。