[发明专利]电力电子器件的间接串联拓扑及控制方法

权利要求书

1.一种电力电子器件的间接串联拓扑，其特征在于，用于提高所述电力电子器件的耐电压水平，包括串联在一起的N个电力电子器件；所述N为偶数，且大于等于四；第N/2个电力电子器件和第N/2 + 1 个电力电子器件的连接处为负载端；

每个所述电力电子器件的两端均并联实现静态电压均衡的电阻；

在所述串联在一起的N个电力电子器件的两端并联N/2个串联在一起的半桥母线电容；在不包括首尾2个电力电子器件的剩余的N-2个电力电子器件中，以所述负载端为中间点的镜像对称关系下，每M个电力电子器件两端并联M/2个串联在一起的钳位电容；所述M为偶数，且小于等于N-2；

在不包括首尾2个电力电子器件的剩余的N-2个电力电子器件中，以所述负载端为中间点的镜像对称关系下，每K个电力电子器件之间并联K/2个串联在一起的在动态过程中提供电流路径的二极管；所述K为偶数，且小于等于N-2；所述在动态过程中提供电流路径的二极管的导通电流方向与所述电力电子器件导通电流的方向相反；

在所述串联在一起的不包括首尾2个电力电子器件的N-2个电力电子器件中的每个电力电子器件两端并联一个补偿电荷的器件；

所述补偿电荷的器件为电容或者二极管；当所述补偿电荷的器件为二极管时，所述补偿电荷的二极管的导通电流的方向与所述电力电子器件导通电流的方向相反。

2.根据权利要求1所述的电力电子器件的间接串联拓扑，其特征在于，所述电力电子器件包括IGBT或MOSFET。

3.如权利要求1所述的一种电力电子器件的间接串联拓扑的控制方法，其特征在于，包括所述N个电力电子器件不进行开通和关断动作的静态，如下：

当所述负载端到所述串联在一起的N个电力电子器件中的首端之间的T个电力电子器件均处于开通状态时，剩余的N-T个电力电子器件承受的电压为母线电压的一半，提高了所述间接串联拓扑的耐电压水平；所述T等于N/2；

当所述负载端到所述串联在一起的N个电力电子器件中的尾端之间的P个电力电子器件均处于开通状态时，剩余的N-P个电力电子器件承受的电压为母线电压的一半，提高了所述间接串联拓扑的耐电压水平；所述P等于N/2；

当所述N个电力电子器件均处于关断状态时，每个所述电力电子器件承受的电压为母线电压除以N，提高了所述间接串联拓扑的耐电压水平。

4.如权利要求1所述的一种电力电子器件的间接串联拓扑的控制方法，其特征在于，包括所述电力电子器件处于动态过程，如下：

控制距离所述负载端最远的电力电子器件，到距离所述负载端最近的电力电子器件依次关断；

当所有电力电子器件都关断后，再控制距离所述负载端最近的器件，到距离所述负载端最远的器件依次导通；所述电力电子器件处于动态的控制方法，提高了所述间接串联拓扑的耐电压水平。

5.根据权利要求3或4所述的一种电力电子器件的间接串联拓扑的控制方法，其特征在于，

所述N = 4，则依次串联在一起的电力电子器件为S1、S2、S3和S4。

6.根据权利要求5所述的一种电力电子器件的间接串联拓扑的控制方法，其特征在于，

当所述串联在一起的电力电子器件处于动态过程，所述负载端的电流i_o绝对值大于零，且方向为流出所述间接串联拓扑时，或者，所述负载电流i_o绝对值大于零，且方向为流入间接串联结构时，所述控制方法为：所述电力电子器件状态从S1和S2导通而S3和S4关断，切换到S3和S4导通而S1和S2关断。

7.根据权利要求5所述的一种电力电子器件的间接串联拓扑的控制方法，其特征在于，

当所述串联在一起的电力电子器件处于动态过程，所述负载端的电流i_o等于零时，所述控制方法包括：所述电力电子器件状态从S1和S2导通而S3和S4关断，切换到S3和S4导通而S1和S2关断；或者，所述电力电子器件状态从S3和S4导通而S1和S2关断，切换到S1和S2导通而S3和S4关断。

8.根据权利要求5所述的一种电力电子器件的间接串联拓扑的控制方法，其特征在于，

当所述串联在一起的电力电子器件处于动态过程，所述负载端的电流i_o绝对值大于零，且方向为流出所述间接串联拓扑时，或者，所述负载电流i_o绝对值大于零，且方向为流入间接串联结构时，所述控制方法为：状态从S3和S4导通而S1和S2关断，切换到S1和S2导通而S3和S4关断。