[发明专利]多电平逆变器及其电容电压的平衡方法

权利要求书

1.一种多电平逆变器，其特征在于，包括：

用于产生多电平输出电压的单臂，其具有串联连接在第一和第二输入端之间的上部臂和下部臂，该上部臂和下部臂互连于一个第一中间节点处；

分别耦合到第一、第二输入端的第一、第二基准电压源，在第一和第二基准电压源之间串联有上部电容器和下部电容器且它们耦合于一个第二中间节点处；

以第二中间节点具有的电压水准作为电压参考基准从而在第一中间节点处产生一系列的所述多电平输出电压；

在第一和第二输入端之间输入等效为第一、第二基准电压源之差的直流电压并藉由一系列的所述多电平输出电压在该第一和第二中间节点之间合成按照正弦波规律变化并等效为交流电的波形；

所述的单臂包括串联连接在第一和第二输入端之间的视为上部臂的第一组开关和视为下部臂的第二组开关；以及

所述的第一组开关中任意相邻的一对开关间的互连节点与所述的第二组开关中相对应的一对相邻开关间的互连节点之间设置有一个或多个飞跨电容；

监控至少一部分飞跨电容的实际电压值，同时将受监控的飞跨电容的实际电压值和期望的预定值进行比较，在驱动单臂产生多电平输出电压的过程中选取一个指定电平：

当实际电压值低于预定值时则驱动第一和第二组开关产生该指定电平的同时还同步对受监控的飞跨电容予以充电；或者

当实际电压值高于预定值时则驱动第一和第二组开关产生该指定电平的同时还同步对受监控的飞跨电容予以放电；

至少一部分受监控的飞跨电容在将实际电压值调整到预定值而执行充电或放电的时机包括交流电压的过零点时刻。

2.根据权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于：

以基于多电平逆变器输出的交流电流所建立的内环PI控制器和基于该直流电压所建立的外环PI控制器来产生SPWM调制信号；

外环PI控制器用于将一个母线参考电压设为给定指令值以及同步调节多电平逆变器的实际输入电压对母线参考电压的偏差；

内环PI控制器用于将外环PI控制器给出的电流参考值乘以交流电压的相位计算的结果设为给定指令值以及同步调节多电平逆变器输出的交流电流对该结果的偏差；

所述SPWM调制信号用于驱动第一和第二组开关以产生交流电。

3.根据权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于：

第一组开关从耦合到第一输入端的首个开关排序到耦合于第一中间节点的末尾开关；

第二组开关从耦合到第二输入端的首个开关排序到耦合于第一中间节点的末尾开关；

第一和第二组开关中各自排序相同的开关设为一者接通则另一者被关断的互补开关。

4.根据权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于：

上部电容器的电容值和下部电容器的电容值相等。