[发明专利]改进的多电平电压源转换器和系统

摘要

本发明涉及一种改进的多电平电压源转换器和系统。呈现了嵌套中性点钳位(NNPC)多电平电力转换器级(100)和系统(300)，其中，转换器级包括具有飞跨(开关)电容器嵌套电路(104)的NPC逆变器核心电路(110)，使用所选择的冗余开关状态来选通NPC核心电路(110)和开关电容器电路(104)的开关以控制开关电容器的电压，以实现具有等间隔的电压步进值的多电平输出电压。多个逆变器级(100)能够满足以各种配置进行级联或连接以实施单相或多相电力转换系统，可以通过将转换器级(100)形成为H桥接配置并且使多个H桥接级彼此串联连接来实现更高的输出电压。

主权项

一种多电平电力转换器，包括：逆变器电路，所述逆变器电路包括：逆变器开关电路，所述逆变器开关电路包括在第一逆变器电路输入节点与第二逆变器电路输入节点之间彼此串联连接的多个逆变器开关器件、以及连接所述多个逆变器开关器件中的两个逆变器开关器件的逆变器输出节点，以及钳位电路，所述钳位电路包括在所述逆变器开关电路的第一内部节点与第二内部节点之间彼此串联连接的第一钳位元件和第二钳位元件、以及接合所述第一钳位元件与所述第二钳位元件的第三内部节点；开关电容器电路，所述开关电容器电路包括：开关电容器电路开关器件，所述开关电容器电路开关器件各自连接在相应的直流输入与相应的逆变器电路输入节点之间，以及第一电容器和第二电容器，所述第一电容器和第二电容器各自连接在所述逆变器电路输入节点中的相应一个与所述第三内部节点之间；以及控制器，所述控制器向所述多个逆变器开关器件以及所述开关电容器电路开关器件提供开关控制信号，以提供在多个不同电平之一处的所述逆变器输出节点处的多电平输出电压；其中，所述控制器在提供所述开关控制信号时、从针对不同输出电压电平中的至少一个的多个冗余开关状态中进行选择，以控制所述第一电容器和第二电容器的充电和放电、以将相应的第一电容器电压和第二电容器电压调节成第一直流输入与第二直流输入之间的直流输入电压的三分之一。