[发明专利]一种混合箝位背靠背式多电平AC-DC-AC变换电路

摘要

本发明公开了一种混合箝位背靠背式多电平AC-DC-AC变换电路，包括两组多电平变换电路和一条连接两组多电平变换电路的直流母线电容链路，其电平数大于等于4。本发明通过带有反并二极管的箝位开关管的交替导通，能够实现所有直流母线电容和箝位电容的动态自平衡，并获得相等的电容电压，使箝位电容和直流母线电容一起完成多电平升压输出，同时也为扩充直流母线电容容量创造了很好的条件。本发明能在保证系统可靠性和优质谐波输出特性的前提下承受大功率高电压负荷，且控制灵活，损耗较低，性能高效，可以实现无功功率和有功功率的双向流动和分别控制补偿，非常适用于交流负载调速或不同分布式发电系统的电网互联技术中。

主权项

一种混合箝位背靠背式多电平AC‑DC‑AC变换电路，包括两组多电平变换电路和一条连接两组多电平变换电路的直流母线电容链路，其特征在于：所述的直流母线电容链路包括(n‑3)个直流母线电容，其由第一直流母线电容至第(n‑3)直流母线电容依次串联而成，一个直流母线电容的负极与另一个直流母线电容的正极相连；所述的直流母线电容链路包括两个悬空端和(n‑4)个连接端，每一端为一个节点，共(n‑2)个节点，第一直流母线电容的悬空端为所述的直流母线电容链路的第1节点，依次至第(n‑3)直流母线电容的悬空端为所述的直流母线电容链路的第(n‑2)节点，n为电平数，且n为大于等于4的自然数；所述的多电平变换电路包括一条箝位电容链路，一条箝位开关管链路，一条功率开关管链路和(n‑3)条箝位二极管链路，所述的箝位电容链路包括(n‑2)个箝位电容，其由第一箝位电容至第(n‑2)箝位电容依次串联而成，一个箝位电容的负极与另一个箝位电容的正极相连；所述的箝位电容链路包括两个悬空端和(n‑3)个连接端，每一端为一个节点，共(n‑1)个节点，第一箝位电容的悬空端为所述的箝位电容链路的第1节点，依次至第(n‑2)箝位电容的悬空端为所述的箝位电容链路的第(n‑1)节点；所述的箝位开关管链路包括(2n‑4)个带有反并二极管的箝位开关管，其由第一带有反并二极管的箝位开关管至第(2n‑4)带有反并二极管的箝位开关管依次串联而成，一个带有反并二极管的箝位开关管的发射极与另一个带有反并二极管的箝位开关管的集电极相连；所述的箝位开关管链路包括两个悬空端和(2n‑5)个连接端，每一端为一个节点，共(2n‑3)个节点，第一带有反并二极管的箝位开关管的悬空端为所述的箝位开关管链路的第1节点，依次至第(2n‑4)带有反并二极管的箝位开关管的悬空端为所述的箝位开关管链路的第(2n‑3)节点，共(n‑1)个奇数号节点和(n‑2)个偶数号节点；所述的功率开关管链路包括(2n‑4)个带有反并二极管的功率开关管，其由第一带有反并二极管的功率开关管至第(2n‑4)带有反并二极管的功率开关管依次串联而成，一个带有反并二极管的功率开关管的发射极与另一个带有反并二极管的功率开关管的集电极相连；所述的功率开关管链路包括两个悬空端和(2n‑5)个连接端，每一端为一个节点，共(2n‑3)个节点，第一带有反并二极管的功率开关管的悬空端为所述的功率开关管链路的第1节点，依次至第(2n‑4)带有反并二极管的功率开关管的悬空端为所述的功率开关管链路的第(2n‑3)节点；所述的(n‑3)条箝位二极管链路总共包括(n‑2)×(n‑3)个箝位二极管，第i箝位二极管链路由2i个箝位二极管依次串联而成，一个箝位二极管的正极与另一个箝位二极管的负极相连，i为大于0且小于等于(n‑3)的自然数；所述的第i箝位二极管链路包括两个悬空端和(2i‑1)个连接端，每一端为一个节点，共(2i+1)个节点，由箝位二极管负极构成的悬空端为所述的第i箝位二极管链路的第1节点，依次至由箝位二极管正极构成的悬空端为所述的第i箝位二极管链路的第(2i+1)节点，共(i+1)个奇数号节点和i个偶数号节点；所述的箝位开关管链路中节点号为偶数的(n‑2)个节点分别与所述的直流母线电容链路中的(n‑2)个节点按照节点号升序顺序依次相连；所述的箝位开关管链路中节点号为奇数的(n‑1)个节点分别与所述的箝位电容链路中的(n‑1)个节点按照节点号升序顺序依次相连；所述的第i箝位二极管链路中的第1节点与所述的功率开关管链路中的第(n‑i‑1)节点相连，所述的第i箝位二极管链路中的第(2i+1)节点与所述的功率开关管链路中的第(n+i‑1)节点相连；所述的第i箝位二极管链路中除去悬空端的其它节点号为奇数的(i‑1)个节点分别与第(i‑1)箝位二极管链路中节点号为偶数的(i‑1)个节点按照节点号升序顺序依次相连；所述的功率开关管链路中的第(n‑1)节点为所述的多电平变换电路的输入/输出端；所述的箝位电容链路中的第1节点和第(n‑1)节点分别与所述的功率开关管链路中的第1节点和第(2n‑3)节点相连；所述的箝位电容链路中除去悬空端的其它(n‑3)个节点分别与第(n‑3)箝位二极管链路中节点号为偶数的(n‑3)个节点按照节点号升序顺序依次相连。