[发明专利]3N+3开关组MMC AC-AC变换器及其控制方法

权利要求书

1.3N+3开关组MMC AC-AC变换器，其特征在于：包括N个三相交流输入/输出、第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第一电容（C₁）；所述三相交流输入/输出为三相交流输入或三相交流输出，三相交流输出为三相感性负载；所述第一桥臂由N+1个开关组（B_u1、B_u2、…、B_u(N+1)）和2个电感（L_u1、L_u2）串联而成，所述第二桥臂由N+1个开关组（B_v1、B_v2、…、B_v(N+1)）和2个电感（L_v1、L_v2）串联而成，所述第三桥臂由N+1个开关组（B_w1、B_w2、…、B_w(N+1)）和2个电感（L_w1、L_w2）串联而成；第一桥臂的第i个开关组（B_ui）由n个功率开关单元（SM_Bui1、SM_Bui2、…、SM_Buin）串联而成，第二桥臂的第i个开关组（B_vi）由n个功率开关单元（SM_Bvi1、SM_Bvi2、…、SM_Bvin）串联而成，第三桥臂的第i个开关组（B_wi）由n个功率开关单元（SM_Bwi1、SM_Bwi2、…、SM_Bwin）串联而成，其中i的取值为1~N+1；N>2，n为正整数；第一桥臂的两个电感（L_u1、L_u2）相互耦合，构成一对耦合电感；第二桥臂的两个电感（L_v1、L_v2）相互耦合，构成一对耦合电感；第三桥臂的两个电感（L_w1、L_w2）相互耦合，构成一对耦合电感；第一桥臂的第1个开关组（B_u1）的下端（p）与第一桥臂中2个电感的第一电感（L_u1）的一端连接，第一桥臂的第一电感（L_u1）的另一端与第一桥臂的第2个开关组（B_u2）的上端（o）连接；第一桥臂的第i个开关组（B_ui）的下端与第一桥臂的第i+1个开关组（B_u(i+1)）的上端连接，其中i的取值为2~N-1；第一桥臂的第N个开关组（B_uN）的下端与第一桥臂的第二电感（L_u2）的一端连接，第一桥臂的第二电感（L_u2）的另一端与第一桥臂的第N+1个开关组（B_u(N+1)）的上端连接；第二桥臂的电路结构、第三桥臂的电路结构与第一桥臂的电路结构完全一致；第k个三相交流输入/输出的三端分别与第一桥臂的第k+1个开关组（B_u(k+1)）的上端、第二桥臂的第k+1个开关组（B_v(k+1)）的上端、第三桥臂的第k+1个开关组（B_w(k+1)）的上端连接，其中k的取值为1~N-1；第N个三相交流输入/输出的三端与第一桥臂的第N+1个开关组（B_u(N+1)）的下端、第二桥臂的第N+1个开关组（B_v(N+1)）的下端连接、第三桥臂的第N+1个开关组（B_w(N+1)）的下端连接；第一桥臂的第1个开关组（B_u1）的上端与第二桥臂的第1个开关组（B_v1）的上端、第三桥臂的第1个开关组（B_w1）的上端、第一电容（C₁）的正极连接，第一电容（C₁）的负极与第一桥臂的第N+1个开关组（B_u(N+1)）的下端、第二桥臂的第N+1个开关组（B_v(N+1)）的下端、第三桥臂的第N+1个开关组（B_w(N+1)）的下端、地端（G）连接；

功率开关单元包括第一开关管（S₁）、第二开关管（S₂）、第一二极管（D₁）、第二二极管（D₂）和第二电容（C_SM），其中，第二电容（C_SM）的正极与第一开关管（S₁）的集电极、第一二极管（D₁）的阴极连接，第一开关管（S₁）的发射极与第一二极管（D₁）的阳极、第二开关管（S₂）的集电极、第二二极管（D₂）的阴极连接，第二开关管（S₂）的发射极与第二二极管（D₂）的阳极、第二电容（C_SM）的负极连接；第二开关管（S₂）的集电极作为第一输出端，第二开关管（S₂）的发射极作为第二输出端；第一桥臂的第i个开关组（B_ui）的第j个功率开关单元（SM_Buij）的第二输出端与第一桥臂的第i个开关组（B_ui）的第j+1个功率开关单元（SM_Bui(j+1)）的第一输出端连接，其中j取值为1~n-1，i取值为1~N+1；第二桥臂的第i个开关组（B_vi）的第j个功率开关单元（SM_Bvij）的第二输出端与第二桥臂的第i个开关组（B_vi）的第j+1个功率开关单元（SM_Bvi(j+1)）的第一输出端连接；第三桥臂的第i个开关组（B_vi）的第j个功率开关单元（SM_Bvij）的第二输出端与第三桥臂的第i个开关组（B_vi）的第j+1个功率开关单元（SM_Bvi(j+1)）的第一输出端连接。