[发明专利]一种五电平H桥变流器及其预充电方法

权利要求书

1.一种五电平H桥变流器，其特征在于：包括三个单相H桥逆变器，每个单相H桥逆变器均由结构一致的左桥臂和右桥臂组成，所有桥臂的输入端连接至直流母线后分别连接第一支撑电容器Cd1和第二支撑电容器Cd2，输出端接单相阻感负载，所述的第一支撑电容器Cd1和第二支撑电容器Cd2串联；

所述的桥臂包括由开关器件S1和开关器件S2依次连接形成的第一支路，由开关器件S3、开关器件S4、开关器件S9和开关器件S11依次连接形成的第二支路，由开关器件S5、开关器件S6、开关器件S10和开关器件S12依次连接形成的第三支路，由开关器件S7和开关器件S8依次连接形成的第四支路，由第一支撑电容器Cd1和第二支撑电容器Cd2形成的第五支路以及飞跨电容器Cf和由电容器组Cx、二极管Dx和功率电阻Rx组成的吸收回路；

所述的第一支路中开关器件S1的集电极与第一支撑电容器Cd1的正极相连接，开关器件S1的发射极与开关器件S2的集电极相连接，开关器件S2的发射极同时连接开关器件S9和开关器件S4的集电极；

所述的第二支路中开关器件S3的发射极同时连接第一支撑电容器Cd1的负极、第二支撑电容器Cd2的正极和开关器件S5的集电极，开关器件S3的集电极与开关器件S4的发射极相连接，开关器件S4的集电极同时连接开关器件S2的发射极和开关器件S9的集电极，开关器件S9的发射极连接开关器件S11的集电极，开关器件S11的发射极与开关器件S12的集电极相连接；

所述的第三支路中开关器件S5集电极同时连接第一支撑电容器Cd1的负极、第二支撑电容器Cd2的正极和开关器件S7的发射极，开关器件S5的发射极与开关器件S6的集电极相连接，开关器件S6的发射极同时连接开关器件S8的集电极和开关器件S10的发射极，开关器件S10的集电极同时连接开关器件S12的发射极和飞跨电容器Cf的负极，开关器件S12的集电极与开关器件S11的发射极相连接；

所述的第四支路中开关器件S7的发射极与第二支撑电容器Cd2的负极相连接，开关器件S7的集电极与开关器件S8的发射极相连接，开关器件S8的发射极同时连接开关器件S6和开关器件S10的发射极；

所述的第五支路中第一支撑电容器Cd1的正极与开关器件S1的集电极相连接，第一支撑电容器Cd1的负极同时连接开关器件S3的发射极、开关器件S5的集电极和第二支撑电容器Cd2的正极，第二支撑电容器Cd2的正极同时连接开关器件S3的发射极和开关器件S5的集电极，第二支撑电容器Cd2的负极与开关器件S7的发射极相连接；

所述飞跨电容器Cf的正极同时连接开关器件S9的发射极和开关器件S11的集电极，飞跨电容器Cf的负极同时连接开关器件S10的集电极和开关器件S12的发射极；

所述的吸收回路中电容器组Cx的负极同时连接开关器件S8的集电极、开关器件S6和开关器件S10的发射极，电容器组Cx的正极连接二极管Dx的负极，功率电阻Rx与二极管Dx并联，二极管Dx的正极同时连接S2的发射极、开关器件S4和开关器件S9的集电极。

2.根据权利要求1所述的一种五电平H桥变流器，其特征在于，所述的开关器件S1～S12为IGBT、IGCT、GTO或IEGT。

3.一种如权利要求1所述五电平H桥变流器的预充电方法，其特征在于，包括上电预充电工作阶段和常压正常工作阶段：变流器在初始上电时，首先进入预充电工作阶段，将负载接入直流母线进行分压，对吸收回路及飞跨电容器Cf进行预充电；在常压工作阶段，五电平变流器恢复正常运行状态，输出正常五电平电压。

4.根据权利要求3所述的五电平H桥变流器的预充电方法，其特征在于，当飞跨电容器Cf电压达到直流母线电压1/4时，停止对飞跨电容器Cf充电；当第一支撑电容器Cd1、第二支撑电容器Cd2和吸收回路两端电压均达到直流母线电压1/2时，五电平变流器结束预充电工作状态，转入正常工作状况。