[发明专利]一种五电平混合π型变换器

说明书

本发明公开了一种新型五电平混合π型变换器，适用于电力电子技术领域。该变换器为共直流母线结构，包括与直流母线电压并联的三个桥臂单元，每个桥臂单元由8个绝缘栅双极晶体管和3个飞跨电容组成。与传统的五电平变换器相比，本发明的新型五电平混合π型变换器所需器件少，拓扑结构更加简单，易于控制，可提高装置整体的稳定性和效率。

技术领域

本发明涉及一种五电平混合π型变换器，尤其适用于电力电子技术领域使用的五电平混合π型变换器。

背景技术

随着世界人口增长和现代社会经济的快速发展，社会对能源的需求也日益增长，能源和环境已逐步成为当今世界所面临的两大问题。近年来世界各国政府和组织一方面大力推广可再生能源的发展，如风能、光伏的应用，改善能源结构，另一方面通过提升能源生产、变换和消费过程中的效率和质量，去除过多的能源产能，增加有效利用率。

多电平变换器因其具有较高的电压输出能力、较低的谐波特性、电压应力和电磁干扰，被广泛的应用在中高压大功率场合。同时，多电平变换器因其开关损耗和谐波含量低，对散热片和输出滤波器的要求较低，使装置体积小、重量轻，在低压高功率密度的特殊场合具有一定的应用前景。多电平变换器具有广阔的应用前景，已成为了电气工程领域的研究热点之一。

但是由于多电平变换器开关器件多、拓扑结构复杂、控制困难等问题，限制了多电平变换器的推广及应用。例如最经典的三种多电平变换器拓扑结构：中点钳位型、飞跨电容型和级联H桥型。这三种多电平变换器都有各自的优缺点。中点钳位型变换器所有开关器件的电压应力是相等的，因此适用于中高压大功率场合。随着电平数的增加，钳位二极管的数量急剧增加，降低系统的可靠性；各桥臂中开关器件的开关频率及导通时间的不一致，导致器件损耗分布不均。飞跨电容型变换器无需控制直流母线侧中点电位，控制比较简单。但是随着电平数的增加，该变换器需要更多的飞跨电容。电容数量的增加导致了该变换器体积庞大，降低了系统的可靠性。级联H型变换器具有模块化结构，易于扩展到更高电平的场合。但是该变换器需要移相变压器为每个模块提供隔离的直流电源，这就导致了该变换器体力庞大，成本较高。针对于各种不同的工业应用场合，需要各具特色的多电平变换器。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有的多电平变换器拓扑存在的缺陷，提出一种结构简单，体积小，稳定性好，易于控制的五电平混合π型变换器。

针对上述技术目的，本发明的电平混合π型变换器，它包括个三个与直流母线电压并联连接的桥臂单元，每个桥臂单元包括8个绝缘栅双极晶体管和3个飞跨电容；