[发明专利]一种混合T型多电平逆变装置及其控制方法

说明书

本发明提供了一种混合T型多电平逆变装置及其控制方法，所述逆变装置中：电容组串与直流电压源V_dc并联连接；电容组串的中心点与反串桥臂Ⅰ的一端相连，反串桥臂Ⅰ的另一端分别与中间桥臂的第一连接端、反串桥臂Ⅱ的一端以及反串桥臂Ⅲ的一端相连，构成T型桥臂；反串桥臂Ⅰ、反串桥臂Ⅱ、反串桥臂Ⅲ、中间桥臂和分压电容构成开关电容单元；正串桥臂与分压电容并联连接；正串桥臂的中心点和电容组串的中心点，作为该混合T型多电平逆变装置的交流电压输出端。本发明有效解决了开关电容多电平逆变器中输出电压增高导致的开关管承受电压应力过大的技术问题，使得本发明适用于高压大功率场合，扩展了逆变器的应用范围。

技术领域

本发明涉及电能变换与新能源发电、分布式并网发电和高压大工况领域，具体的说，涉及了一种混合T型多电平逆变装置及其控制方法。

背景技术

随着环境污染日益严重，清洁可再生能源的应用备受关注，光伏发电、风力发电和电动汽车等领域的研究也逐渐增多，逆变器作为其中的核心也成为研究的重点。多电平逆变技术克服了传统逆变器输出谐波含量高、电压应力大的缺点，在生产生活中得到广泛应用。传统的多电平逆变器主要有二极管钳位型、飞跨电容型和级联型。其中，二极管钳位型和飞跨电容型多电平逆变器分别通过二极管和电容进行钳位，实现多电平输出；但是，存在二极管和电容的数量过多、结构复杂、控制难度较高的问题。

级联型逆变器通过串联H桥结构输出更多的电平，但是，存在开关器件、输入源过多和应用成本高的问题；且随着输出电平的增加，H桥结构的桥臂承受的电压应力也逐渐增大；也就是说，为实现多电平输出，桥臂承受了过大的电压应力。

T型多电平逆变器具有开关器件少、结构简单的优点，也是近些年多电平逆变器的一个研究方向。但是，T型多电平逆变器输出电平数不高，输出电压谐波含量较高。开关电容结构利用开关器件和电容的组合，可以在单个输入电源的情况下提高输出电压的增益和电平数，具有效率高、体积小、稳压范围宽等优点。

目前，现有技术中的开关电容多电平逆变器，但是开关器件上所承受的最大电压应力随着输出电压增益的提高而升高，一定程度上限制了其应用范围。因此，如何实现低输入高输出、多电平数以及低电压应力在逆变器拓扑的选择与设计过程中十分关键。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种混合T型多电平逆变装置及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供一种混合T型多电平逆变装置，设置在直流电压源V_dc与负载之间，其特征在于：包括电容组串、反串桥臂Ⅰ、反串桥臂Ⅱ、反串桥臂Ⅲ、中间桥臂、分压电容和正串桥臂；

所述电容组串与所述直流电压源V_dc并联连接；

所述电容组串的中心点与所述反串桥臂Ⅰ的一端相连，所述反串桥臂Ⅰ的另一端分别与所述中间桥臂的第一连接端、所述反串桥臂Ⅱ的一端以及所述反串桥臂Ⅲ的一端相连，构成T型桥臂；

所述反串桥臂Ⅰ、所述反串桥臂Ⅱ、所述反串桥臂Ⅲ、所述中间桥臂和所述分压电容构成开关电容单元；

其中，所述中间桥臂的第二连接端与所述电容组串的一端相连，所述中间桥臂的第三连接端分别与所述分压电容的一端以及所述正串桥臂的一端相连；所述反串桥臂Ⅱ的另一端与所述电容组串的另一端相连，所述反串桥臂Ⅲ的另一端分别与所述分压电容的另一端以及所述正串桥臂的另一端相连；

所述正串桥臂与所述分压电容并联连接；

所述正串桥臂的中心点和所述电容组串的中心点，作为该混合T型多电平逆变装置的交流电压输出端。