[发明专利]一种三电平直流变换装置及采用该装置的电能变换方法

权利要求书

1.一种三电平直流变换装置，其特征在于，所述直流变换装置包括n个三电平直流变换模块M₁、M₂、······、M_i、······M_n，其中，i、n为正整数，i≤n，所述n个三电平直流变换模块彼此并联连接；

每个三电平直流变换模块包括第一升压电感L_{Mi_1}和第二升压电感L_{Mi_2}、第一开关管S_{Mi_1}和第二开关管S_{Mi_2}、第一二极管D_{Mi_1}和第二二极管D_{Mi_2}以及第一分压电容C_{Mi_1}和第二分压电容C_{Mi_2}，低压直流输入端U_in的两端分别输入至每个三电平直流变换模块的两个输入端，

其中，所述直流变换装置还包括驱动控制电路，所述驱动控制电路输出的驱动控制信号分别输送至每个三电平直流变换模块的第一开关管S_{Mi_1}和第二开关管S_{Mi_2}，依次驱动所述三电平直流变换装置中的所有开关管，使得每个开关管之间的驱动控制信号相差预定相位周期。

2.根据权利要求1所述的三电平直流变换装置，其特征在于，对于每个三电平直流变换模块，低压直流输入端U_in的正极连接至第一升压电感L_{Mi_1}的第一端，第一升压电感L_{Mi_1}的第二端分别连接至第一二极管D_{Mi_1}的阳极和第一开关管S_{Mi_1}的集电极，第一开关管S_{Mi_1}的发射极连接至第二开关管S_{Mi_2}的集电极，第二开关管S_{Mi_2}的发射极分别连接至第二升压电感的第二端和第二二极管D_{Mi_2}的阴极，第二升压电感的第一端连接至直流输入端U_in的负极，第一二极管D_{Mi_1}的阴极连接至第一分压电容C_{Mi_1}的正极，第一分压电容C_{Mi_1}的负极分别连至第一开关管S_{Mi_1}的发射极和第二分压电容C_{Mi_2}的正极，第二分压电容C_{Mi_2}的负极连接至第二二极管D_{Mi_2}的阳极，第一分压电容C_{Mi_1}的正极和第二分压电容C_{Mi_2}的负极分别作为高压直流输出端U_o的正极和负极。

3.根据权利要求1所述的三电平直流变换装置，其特征在于，每个三电平直流变换模块彼此相同，并且对于每个三电平直流变换模块，其中的第一升压电感L_{Mi_1}和第二升压电感L_{Mi_2}的感值相等,第一分压电容C_{Mi_1}和第二分压电容C_{Mi_2}的容值相等。

4.根据权利要求1所述的三电平直流变换装置，其特征在于，所述驱动控制电路从每个三电平直流变换模块接收其中的开关管导通压降信号，并且判断所述导通压降信号是否超出预定阈值，如果所述导通压降信号超出所述预定阈值，则所述驱动控制电路关断该三电平直流变换模块内的两个开关管，并相应改变所述n值。

5.一种采用权利要求1-4中任意一项所述的三电平直流变换装置进行电能变换的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定低压直流输入端U_in的输入电压值；

判断所述输入电压值是否大于待输出电压U_o的1/2；

如果所述输入电压值U_in>U_o/2，利用所述三电平直流变换装置的驱动控制电路依次向所述三电平直流变换装置中的开关管输出占空比小于0.5的输出脉冲；

如果所述输入电压值U_in≤U_o/2，则利用所述三电平直流变换装置的驱动控制电路依次向所述三电平直流变换装置中的开关管输出占空比大于或等于0.5的输出脉冲。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用所述三电平直流变换装置的驱动控制电路驱动所述三电平直流变换装置中的所有开关管，使得每个开关管之间的驱动控制信号相差预定相位周期。