[发明专利]一种高压大功率变换器模块及其控制方法

说明书

本发明公开了一种高压大功率变换器模块及其控制方法，包括依次串联的第一功率开关管、第二功率开关管、第一功率二极管、第三功率开关管、第四功率开关管；第一电容与第二功率开关管、第一功率二极管、第三功率开关管并联，第一电感和第二电感分别串联在第一功率二极管两端；第一功率开关管的另一端为所述高压大功率变换器模块的第一端；第四功率开关管的另一端为所述高压大功率变换器模块的第二端；第一电感与所述第二电感的连接点为所述高压大功率变换器模块的第三端。本发明不仅为电感电流续流减小纹波，同时防止桥臂直通，系统可靠性提高的同时避免了功率开关管驱动信号死区时间对系统输出波形的影响。在高压大功率场合，实现电容最小。

技术领域

本发明涉及变换器领域，特别涉及一种高压大功率变换器模块及其控制方法。

背景技术

高压大功率电力电子装置的实现主要通过两种手段实现：一是通过开关器件的串并联增大开关器件的耐压和耐流，并且通过加入钳位二极管或者飞跨电容即可实现输出电压为多电平，或者直接采用高压器件；二是通过变换器单元的级联或并联实现大功率多电平的输出。目前有许多应用在中高压场合的功率变换器拓扑结构被提出，其中Rodriguez等人在IEEE Transactions on Industrial Electronics上发表的文章Multilevel Voltage-Source-Converter Topologies for Industrial Medium-VoltageDrives中介绍了大功率电压源逆变器和最常用的多电平逆变器拓扑，包括中性点钳位拓扑，级联H桥和飞跨电容变换器，并回顾了相关的调制方法。Mehdi Narimani教授等人在IEEE Transactions on Industrial Electronics和IEEE Transactions on PowerElectronics上发表了多篇有关应用于中高压场合的多电平变换器的文章，其中A NewNested Neutral Point-Clamped(NNPC)Converter for Medium-Voltage(MV)PowerConversion和A Novel Five-Level Voltage Source Inverter With Sinusoidal PulseWidth Modulator for Medium-Voltage Applications分别提出一种四电平和一种五电平的变换器，输出电压谐波含量减少，电压工作范围宽。文章A New Five-Level T-TypeNested Neutral Point Clamped(T-NNPC)Converter中提出的五电平变换器拓扑从电路结构来看，相比其他五电平拓扑，元器件数量减少，有效减低成本。A New Seven-LevelTopology for High-Power Medium-Voltage Application中提出的七电平拓扑，在减少器件数量的同时还提出能够平衡飞跨电容电压的调制方法。然而，上述方案中，变换器均存在桥臂直通的现象，降低了系统的可靠性，并且变换器应用场合受限，拓扑结构配置的灵活性不够；同时电容值比较大，影响系统体积、成本和功率密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压大功率变换器模块及其控制方法，以提高系统的可靠性和灵活性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高压大功率变换器模块，所述高压大功率变换器模块包括依次串联的第一功率开关管、第二功率开关管、第一功率二极管、第三功率开关管、第四功率开关管；

第一电容与第二功率开关管、第一功率二极管、第三功率开关管并联，第一电感和第二电感分别串联在第一功率二极管两端；

所述第一功率开关管的另一端为所述高压大功率变换器模块的第一端；

所述第四功率开关管的另一端为所述高压大功率变换器模块的第二端；

所述第一电感与所述第二电感的连接点为所述高压大功率变换器模块的第三端。