[发明专利]基于“Si器件+宽禁带器件”的四电平双T型变换器

说明书

本发明涉及四电平变换器拓扑，尤其是涉及基于“Si器件+宽禁带器件”的四电平双T型变换器，其中，每一相电路由6个开关管器件组成，包括S_x1、S_x2、S_x3、S_x1'、S_x2'、S_x3'，其中，S_x2和S_x2'串联后接中间母线电容C₂，S_x1和S_x3'串联后接直流母线电容，S_x3和S_x1'串联后一端接S_x2和S_x2'，另一端接S_x1和S_x3'，x为a、b、c三相。因此，本发明具有如下优点：1.将Si器件和宽禁带器件相结合，既保留了宽禁带器件带来的电路优越性能，又降低了电路成本。2.进一步丰富与拓展了四电平双T型变换器拓扑。

技术领域

本发明涉及四电平变换器拓扑，尤其是涉及多种基于“Si器件+宽禁带器件”的四电平双T型变换器。

背景技术

多电平变换器，作为高效节能电力电子变换技术中的一个重要环节，相较于传统的两电平逆变器，具有更低的开关损耗、更少的输出电压谐波含量等优点，因而被广泛应用于工业电源、电动汽车、新能源发电、轨道交通和大型舰船等中低压大功率场合。近年来，文献“Jianfei Chen,Caisheng Wang,“Dual T-Type Four-Level Converter”,IEEETransactions on Power Electronics,vol.35,no.6,pp.5594-5600,June 2020”提出了一种三相四电平双T型变换器拓扑，每一相电路由6个开关管器件组成，在器件数量少的情况下实现了四电平输出，与现有的三电平变换器和四电平变换器相比，具有优越的工作性能，具有较好的研究与应用价值。

对于三相四电平双T型变换器，若所有开关器件都采用宽禁带器件，尽管提升了四电平双T型变换器的工作性能，但是由于宽禁带器件的成本较高，不可避免地阻碍了四电平双T型变换器在实际工程中的推广与应用。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于“Si器件+宽禁带器件”的四电平双T型变换器，其特征在于，每一相电路由6个开关管器件组成，包括S_x1、S_x2、S_x3、S_x1'、S_x2'、S_x3'，其中，S_x2和S_x2'串联后接中间母线电容C₂，S_x1和S_x3'串联后接直流母线电容，S_x3和S_x1'串联后一端接S_x2和S_x2'，另一端接S_x1和S_x3'，x为a、b、c三相。

在上述的一种基于“Si器件+宽禁带器件”的四电平双T型变换器，开关管S_x1、S_x3'采用IGBT器件，开关管S_x2、S_x2'、S_x3、S_x1'采用GaN器件或SiC MOSFET。

在上述的一种基于“Si器件+宽禁带器件”的四电平双T型变换器，由开关管S_x3、S_x1'组成的双向开关，且共源极连接。

在上述的一种基于“Si器件+宽禁带器件”的四电平双T型变换器，由开关管S_x3、S_x1'组成的双向开关，且共漏极连接。