[发明专利]H桥模块单元串联组合单相高压变换器及多电平控制方法

权利要求书

1.一种H桥模块单元串联组合单相高压变换器，其特征在于包括2N个H桥模块单元和4个桥臂电感，其中单相高压变换器的上桥臂由N个H桥模块单元串联后再相应与2个桥臂电感的一端串联构成，下桥臂由另外2个桥臂电感的一端与N个H桥模块单元依次串联构成，然后单相高压变换器上桥臂中的2个桥臂电感的另一端与下桥臂中的2个桥臂电感的另一端串联，上桥臂中的2个桥臂电感与下桥臂中的2个桥臂电感之间的2个连接点构成对应相桥臂的交流输出端，N为正整数。

2.根据权利要求1所述H桥模块单元串联组合单相高压变换器，其特征在于，所述的H桥模块单元由4个带续流二极管的功率开关元件及1个直流电容构成。

3.根据权利要求2所述H桥模块单元串联组合单相高压变换器及多电平控制方法，其特征在于，所述的H桥模块单元中，每2个功率开关元件串联构成1相功率开关单元，4个功率开关元件共构成2相，即a相和b相，其中每1相均各自包含第一开关管（T₁）和第二开关管（T₂），第一开关管（T₁）的正极接到A端，负极接到B端；第二开关管（T₂）的正极接到B端，负极接到C端，其中B端、C端为输出端；选择a相的A端接到直流电容（C_E）的正极、C端接到直流电容（C_E）的负极，然后a相和b相的A端相连接，直流电容（C_E）上的电压E=V/2N，V为输入直流电源的电压值。

4.根据权利要求1所述H桥模块单元串联组合单相高压变换器，其特征在于，H桥模块单元中每相功率开关单元有4种工作状态，第一种状态是第一开关管（T₁）导通，其它器件均关断；第二种状态是第一续流二极管（D₁）导通，其它器件均关断；第三种状态是第二开关管（T₂）导通，其它器件均关断；第四种状态是第二续流二极管（D₂）导通，其它器件均关断。

5.根据权利要求3所述H桥模块单元串联组合单相高压变换器，其特征在于，单相高压变换器的上桥臂由N个H桥模块单元与桥臂电感依次串联构成，第一个H桥模块单元（M₁）每相的B端a₊、b₊端与电源（V）的正极相连接，第一个H桥模块单元（M₁）每相的B端即U_a1、U_b1与电源（V）的正极相连接，第一个H桥模块单元（M₁）每相的C端与第二个H桥模块单元（M₂）的U_a2、U_b2相连接，依此规律，第i个H桥模块单元（M_i）的B端即U_ai、U_bi分别连接到第i-1个H桥模块单元（M_i-1）每相的C端，第i个H桥模块单元（M_i）每相的C端分别连接到第i+1个H桥模块单元（M_i+1）的B端即U_a(i+1)、U_b(i+1)，N个H桥模块单元连接后，第N个H桥模块单元（M_N）每相的C端分别与第一电感（L_ap）和第二电感（L_bp）连接。

6.根据权利要求3所述H桥模块单元串联组合单相高压变换器，其特征在于，单相高压变换器的下桥臂由桥臂电感与N个H桥模块单元依次串联构成，第三电感（L_an）和第四电感（L_bn）分别与第N+1个H桥模块单元（M_N+1）每相的B端即U_a(N+1)、U_b(N+1)相连接，第N+1个H桥模块单元（M_N+1）每相的C端与第N+2个H桥模块单元（M_N+2）每相的B端即U_a(N+2)、U_b(N+2)相连接，依次规律，单相高压变换器的下桥臂的N个H桥模块单元连接后，第2N个H桥模块单元（M_2N）每相的C端即a_-、b_-端连接到电源（V）的负极。

7.权利要求1所述H桥模块单元串联组合单相高压变换器的多电平控制方法，其特征在于，通过控制a相和b相桥臂的输出电平大小，得到单相交流输出电压为正弦多电平。