[发明专利]一种无变压器交直交级联多电平变换器

权利要求书

1.一种无变压器交直交级联多电平变换器，A、B、C三相为对称的电路结构，主要包括功率单元一和功率单元二，其特征为：所述功率单元一的主电路由两个半桥式二极管钳位型三电平变换器I、II连接构成，所述的功率单元二的主电路由三个半桥式二极管钳位型三电平变换器III、IV、V连接构成。

2.根据权利要求1所述的无变压器交直交级联多电平变换器，其特征在于：半桥式二极管钳位型三电平变换器I主电路包括功率开关S1、S2、S3、S4和二极管D1、D2，功率开关S1的发射极与功率开关管S2的集电极相连，作为节点N1；功率开关管S2的发射极与功率开关管S3的集电极相连，同时作为与外部连接的端子1；功率开关管S3的发射极与功率开关管S4的集电极相连，作为节点N2；二极管D1的阴极与节点N1连接，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连，同时作为节点N3；二极管D2的阳极与节点N2相连；其他半桥式二极管钳位型三电平变换器II、III、IV、V与I具有相同的拓扑结构和节点。

3.根据权利要求1所述的无变压器交直交级联多电平变换器，其特征在于：所述的功率单元一包括半桥式二极管钳位型三电平变换器I、II和电容C1、C2，功率开关S1的集电极与功率开关S5的集电极、电容C1的正极相连，作为节点N4；电容C1的负极与电容C2的正极相连，作为节点N5；功率开关S4的发射极与功率开关S8的发射极、电容C2的负极相连，作为节点N6；节点N3、N5、N9依次连接，S6的发射极与S7的集电极相连，同时作为与外部连接的端子2。

4.根据权利要求1所述的无变压器交直交级联多电平变换器，其特征在于：所述的功率单元二包括半桥式二极管钳位型三电平变换器III、IV、V和电容C3、C4，功率开关S10的发射极与功率开关S11的集电极相连，作为功率单元二与外部连接的端子1；功率开关S9的集电极与功率开关S13的集电极、电容C3的正极相连，作为节点N13；电容C3的负极与电容C4的正极相连，作为节点N14；功率开关S12的发射极与功率开关S16的发射极、电容C4的负极相连，作为节点N15；功率开关N16的集电极与功率开关S17的集电极相连，作为节点N16；功率开关S14的发射极与功率开关S15的集电极相连，作为功率单元二与外部连接的端子2；功率开关S16的发射极与功率开关S20的发射极相连，作为节点N19；功率开关S18的发射极与功率开关S19集电极相连，作为功率单元二与外部连接的端子3；节点N12、N14、N20、N23依次连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的无变压器交直交级联多电平变换器，其特征在于：所述的半桥式二极管钳位型三电平变换器也可以为半桥式T型三电平变换器或半桥式飞跨电容钳位型三电平变换器的一种，所述电容采用电解电容或薄膜电容，功率开关采用绝缘栅型双极晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT或金属-氧化层半导体场效晶体管MOSFET等器件。