[发明专利]均压解耦控制双降压式多电平逆变器

摘要

本发明公开了一种均压解耦控制双降压式多电平逆变器，包括第一多电平降压电路、第二多电平降压路、直流电源输入电路、负载电路、第一均压电路和第二均压电路，每个均压电路包括一个电感和一个功率开关管，利用双降压电路电流半周期工作模式及两个降压电路拓扑结构完全对称的特点实现了均压与逆变的解耦。本发明的优点是：保留了双降压式逆变器的无桥臂直通和电流半周期工作的优点；拓扑结构扩展性较好，给出了多电平双降压式逆变器拓扑结构的一种通用构建形式；均压电路结构简单，所增加的元器件较少，解耦控制简单，易于实现。

主权项

一种均压解耦控制双降压式多电平逆变器，包括第一多电平降压电路(1)、第二多电平降压电路(2)、直流电源输入电路(3)、负载电路(4)、第一均压电路(5)、第二均压电路(6)，其中，第一多电平降压电路(1)包括第一功率开关管(S1)，第二功率开关管(S2)，……，第2N功率开关管(S2N)，第一功率二极管(D1)，第二功率二极管(D2)，……，第2N-1功率二极管(D2N-1)，具体连接方式为，第一功率开关管(S1)的源极与第一功率二极管(D1)阴极连接，第二功率开关管(S2)源极与第一功率开关管(S1)的漏极连接，第三功率开关管(S3)源极与第二功率开关管(S2)的漏极连接，……，第N+1功率开关管(SN+1)的源极与第N功率开关管(SN)的漏极连接，第N+1功率开关管(SN+1)的漏极与第N电容(CN)的正极连接，第二功率二极管(D2)的阴极与第一功率二极管(D1)的阳极连接，……，第N功率二极管(DN)的阴极与第N-1功率二极管(DN-1)的阳极连接，第N功率二极管(DN)的阳极与第2N电容(C2N)的负极连接，第N+2功率开关管(SN+2)的源极与第一功率二极管(D1)的阳极连接，第N+2功率开关管(SN+2)的漏极与第N+2电容(CN+2)的正极连接，第N+3功率开关管(SN+3)的源极与第二功率二极管(D2)的阳极连接，第N+3功率开关管(SN+3)的漏极与第N+3电容(CN+3)的正极连接，……，第2N功率开关管(S2N)的源极与第N-1功率二极管(DN-1)的阳极连接，第2N功率开关管(S2N)的漏极与第2N电容(C2N)的正极连接，第N+1功率二极管(DN+1)的阳极与第一电容(C1)的正极连接，第N+1功率二极管(DN+1)的阴极与第三功率开关管(S3)的源极连接，第N+2功率二极管(DN+2)的阳极与第二电容(C2)的正极连接，第N+2功率二极管(DN+2)的阴极与第四功率开关管(S4)的源极连接，……，第2N-1功率二极管(D2N-1)的阳极与第N-1电容(CN-1)的正极连接，第2N-1功率二极管(D2N-1)的阴极与第N+1功率开关管(SN+1)的源极连接；第二多电平降压电路(2)包括第2N+1功率开关管(S2N+1)，第2N+2功率开关管(S2N+2)，……，第4N功率开关管(S4N)，第2N功率二极管(D2N)，第2N+1功率二极管(D2N+1)，……，第4N-2功率二极管(D4N-2)，具体连接方式为，第2N+1功率开关管(S2N+1)的漏极与第2N功率二极管(D2N)的阳极连接，第2N+2功率开关管(S2N+2)的漏极与第2N+1功率开关管(S2N+1)的源极连接，第2N+3功率开关管(S2N+3)的漏极与第2N+2功率开关管(S2N+2)的源极连接，……，第3N+1功率开关管(S3N+1)的漏极与第3N功率开关管(S3N)的源极连接，第3N+1功率开关管(S3N+1)的源极与第2N电容(C2N)的负极连接，第2N+1功率二极管(D2N+1)的阳极与第2N功率二极管(D2N)的阴极连接，第2N+2功率二极管(D2N+2)的阳极与第2N+1功率二极管(D2N+1)的阴极连接，……，第3N-1功率二极管(D3N-1)的阳极与第3N-2功率二极管(D3N-2)的阴极连接，第3N-1功率二极管(D3N-1)的阴极与第N电容(CN)的正极连接，第3N+2功率开关管(S3N+2)的源极与第一电容(C1)的正极连接，第3N+2功率开关管(S3N+2)的漏极与第2N功率二极管(D2N)的阴极连接，第3N+3功率开关管(S3N+3)的源极与第二电容(C2)的正极连接，第3N+3功率开关管(S3N+3)的漏极与第2N+1功率二极管(D2N+1)的阴极连接，……，第4N功率开关管(S4N)的源极与第N-1电容(CN-1)的正极连接，第4N功率开关管(S4N)的漏极与第3N-2功率二极管(D3N-2)的阴极连接，第3N功率二极管(D3N)的阴极与第N+2电容(CN+2)的正极连接，第3N功率二极管(D3N)的阳极与第2N+3功率开关管(S2N+3)的漏极连接，第3N+1功率二极管(D3N+1)的阴极与第N+3电容(CN+3)的正极连接，第3N+1功率二极管(D3N+1)的阳极与第2N+4功率开关管(S2N+4)的漏极连接，……，第4N-2功率二极管(D4N-2)的阴极与第2N电容(C2N)的正极连接，第4N-2功率二极管(D4N-2)的阳极与第3N+1功率开关管(S3N+1)的漏极连接；直流电源输入电路(3)的连接方式为，第一电容(C1)负极接地，第二电容(C2)的负极与第一电容(C1)的正极连接，……，第N电容(CN)的负极与第N-1电容(CN-1)的正极连接，第N电容(CN)的正极与电源(Ud)的正极连接，第N+1电容(CN+1)的正极接地，第N+2电容(CN+2)的正极与第N+1电容(CN+1)的负极连接，……，第2N电容(C2N)的正极与第2N-1电容(C2N-1)的负极连接，第2N电容(C2N)的负极与电源(Ud)的负极连接；输出电路(4)连接方式为，第一电感(L1)的一端与第二电感(L2)的一端及滤波电容(Cf)的一端相连接，第一电感(L1)的另一端接第一功率二极管(D1)的阴极，第二电感(L2)的另一端接第2N功率二极管(D2N)的阳极，滤波电容(Cf)的另一端接地，负载(R)并联在滤波电容(Cf)的两端；第一均压电路(5)中，均压开关管(Sa)的漏极与第一功率开关管(S1)的漏极连接，第三电感(L3)一端与均压开关管(Sa)的源极连接，另一端接地；第二均压电路(6)中，均压开关管(Sb)的源极与第2N+1功率开关管(S2N+1)的漏极连接，第四电感(L4)一端与均压开关管(Sb)的漏极连接，另一端接地。