[发明专利]树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑

说明书

本发明公开了一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑，其中，派生方法包括：获取待扩展电路、两电平基本单元和T型三电平基本单元；将待扩展电路的多个直流输入端口按照电位高低从上到下排列，待扩展电路的至少一个直流输入端口与两电平基本单元和/或T型三电平基本单元的输出端口连接，进行输入端口的扩展，其中，两电平基本单元和/或T型三电平基本单元的直流输入端口高电位端口在上，低电位端口在下；在扩展后的两两相邻的输入端口间分别并联一个电容。该派生方法可以派生出多电平的拓扑结构，不使用任何悬浮电容，使用开关器件数量少，减小了系统的体积和重量，降低成本。

技术领域

本发明涉及多电平逆变器技术领域，特别涉及一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法及派生拓扑。

背景技术

多电平逆变器自1981年提出以来，在学术界和工业界得到广泛的关注和应用。其中已经产品化的拓扑包括二极管箝位三电平逆变器、H桥级联型多电平逆变器以及模块化多电平逆变器等。H桥级联型多电平逆变器需要大量的独立电源，通常采用一个多绕组移相变压器，不仅体积大，成本也很高。模块化多电平逆变器在柔性直流输电领域应用广泛，但其主要缺点也是悬浮电容数量多，体积大，成本高。二极管箝位型三电平逆变器由于不需要悬浮电容和单一直流电源供电，使用开关器件数量少，结构紧凑，在所有拓扑中功率密度最高。但当扩展到更多电平时，二极管箝位型拓扑存在二极管数量急剧增多的问题，增加了系统体积和成本，同时输出回路中大量的开关管也造成系统通态损耗较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器派生方法，该方法不需要使用悬浮电容，减小了系统的体积和重量，降低了成本。

本发明的另一个目的在于提出一种通过上述派生方法得到的多电平拓扑结构。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法，包括：

获取待扩展电路、两电平基本单元和T型三电平基本单元；

将所述待扩展电路的多个直流输入端口按照电位高低从上到下排列，所述待扩展电路的至少一个直流输入端口与所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的输出端口连接，进行输入端口的扩展，其中，所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的直流输入端口高电位端口在上，低电位端口在下；

在扩展后的两两相邻的输入端口间分别并联一个电容。

本发明实施例的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法，通过两电平基本单元和T型三电平基本单元对电路拓扑进行派生，可以拓展出多电平的拓扑结构，在拓展过程中，不使用任何悬浮电容，且能大大减少箝位器件数量，因此减小了系统的体积和重量，降低了成本，并且开关器件数量少，在相同电平数的情况下，需要使用的开关器件数量最少。

另外，根据本发明上述实施例的树状结构的中点箝位型多电平逆变器的派生方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述待扩展电路的至少一个直流输入端口与所述两电平基本单元和/或所述T型三电平基本单元的输出端口连接，包括：

若所述待扩展电路的输入端口数为偶数，则在所述待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元；

若所述待扩展电路的输入端口数为奇数，则在所述待扩展电路的多个输入端口上、下对称地连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元，和/或，在中间输入端口连接所述两电平基本单元和/或T型三电平基本单元；

扩展后的待扩展电路输出相同电平数相同时，使用的开关器件相同，扩展后的n电平拓扑需要的开关器件数量为2×(n-1)，n为大于1的正整数。