[发明专利]模块化多电平换流器四象限变频器

权利要求书

1.模块化多电平换流器四象限变频器，其特征在于，包括背靠背连接的两组模块化多电平换流器，所述两组模块化多电平换流器为网侧模块化多电平换流器和机侧模块化多电平换流器；所述网侧模块化多电平换流器的电源输入端连接交流电网，网侧模块化多电平换流器的直流母线输出端连接机侧模块化多电平换流器的直流母线输入端，机侧模块化多电平换流器的负载输出端连接电机类负载；

网侧模块化多电平换流器为三相桥式整流电路，每一相包含上下两个桥臂，每个桥臂由一个电感器L和N个结构相同的子模块堆叠而成，其中上桥臂子模块包含一个全桥功率单元和一组电容器C，下桥臂子模块包含一个半桥功率单元和一组电容器C；

网侧模块化多电平换流器的全桥功率单元或半桥功率单元的开关器件采用绝缘栅双极型晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT或门极可关断晶闸管GTO全控型电力电子器件来实现；网侧模块化多电平换流器所需开关信号由网侧开关信号生成单元提供；

网侧开关信号生成单元的工作过程为：利用dq坐标变换和两组比例积分控制器分别控制上下桥臂的能量平衡来保证子模块电容电压与给定值相同；通过直流母线电流与给定值比较，用比例积分控制器控制直流母线电流跟随给定值，上述控制方式生成的调制波经过载波移相调制生成开关信号。

2.根据权利要求1所述模块化多电平换流器四象限变频器，其特征在于，网侧模块化多电平换流器工作在电流源状态，由于其上桥臂是全桥子模块而下桥臂是半桥子模块，整流器实际输出电压的调节范围是0至U_dc；

其中U_dc是额定功率下的直流母线电压。

3.根据权利要求1所述模块化多电平换流器四象限变频器，其特征在于，机侧模块化多电平换流器为三相桥式逆变电路，每一相包含上下两个桥臂，每个桥臂由一个电感器L和N个结构相同的子模块堆叠而成，每个子模块包括一个半桥功率单元和一组电容器C。

4.根据权利要求3所述模块化多电平换流器四象限变频器，其特征在于，机侧模块化多电平换流器的全桥功率单元或半桥功率单元的开关器件采用绝缘栅双极型晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT或门极可关断晶闸管GTO全控型电力电子器件来实现；机侧模块化多电平换流器所需开关信号由机侧开关信号生成单元提供。

5.根据权利要求4所述模块化多电平换流器四象限变频器，其特征在于，机侧开关信号生成单元的工作过程为：在恒流源工况下，利用dq坐标变换控制交流电流以匹配输出转矩；通过将全部子模块电容电压平均值与给定值比较，利用比例积分控制器提供控制量，控制机侧模块化多电平换流器的能量平衡；通过上下桥臂电压做差输入比例积分控制器得到控制量，控制每相上下桥臂间能量平衡，上述控制方式生成的调制波经过载波移相调制生成开关信号。