单相六开关组MMC AC-AC变换器及其控制方法

摘要

本发明提供一种单相六开关组MMC AC‑AC变换器及其控制方法。变换器包括交流输入电源、输入电感、第一桥臂、第二桥臂、第一电容和负载；所述第一桥臂和第二桥臂均由上开关组、中开关组、下开关组、第一电感、第二电感串联而成；每个开关组均由N个功率开关单元串联而成；负载的两端作为输出，N为正整数。该变换器采用载波移相PWM控制，交流输入电源变换成2N+1电平的交流输入，经AC‑AC变换成2N+1电平的交流输出后给负载供电，且MMC功率开关单元中每个开关管承受的电压应力仅为直流电源电压的1/N，很好的解决了开关管的均压问题，适合高压和大功率场合的应用。

主权项

单相六开关组MMC AC‑AC变换器，其特征在于：包括交流输入电源（u_i）、输入电感（L_i）、第一桥臂、第二桥臂、第一电容（C₁）和负载；所述第一桥臂和第二桥臂均各自由上开关组（H₁、H₂）、中开关组（M₁、M₂）、下开关组（L₁、L₂）、第一电感（L_H1、L_H2）、第二电感（L_L1、L_L2）串联而成；第一桥臂的上开关组（H₁）由N个功率开关单元（SM_H11、SM_H12、…、SM_H1N）串联而成，第一桥臂的中开关组（M₁）由N个功率开关单元（SM_M11、SM_M12、…、SM_M1N）串联而成，第一桥臂的下开关组（L₁）由N个功率开关单元（SM_L11、SM_L12、…、SM_L1N）串联而成，第二桥臂的上开关组（H₂）由N个功率开关单元（SM_H21、SM_H22、…、SM_H2N）串联而成，第二桥臂的中开关组（M₂）由N个功率开关单元（SM_M21、SM_M22、…、SM_M2N）串联而成，第二桥臂的下开关组（L₂）由N个功率开关单元（SM_L21、SM_L22、…、SM_L2N）串联而成；负载的两端分别与第一桥臂中开关组的下端和第二桥臂中开关组的下端连接，N为正整数；第一电容（C₁）的正极与第一桥臂的上开关组（H₁）的上端（o）、第二桥臂的上开关组（H₁）的上端连接；第一桥臂的上开关组（H₁）的下端（p）与第一桥臂的第一电感（L_H1）的一端连接，第一桥臂的第一电感（L_H1）的另一端与第一桥臂的中开关组（M₁）的上端连接，第一桥臂的中开关组（M₁）的下端与第一桥臂的第二电感（L_L1）的一端连接，第一桥臂的第二电感（L_L1）的另一端与第一桥臂的下开关组（L₁）的上端连接；第二桥臂的结构与第一桥臂的结构完全一致；第一电容（C₁）的负极与第一桥臂的下开关组（L₁）的下端、第二桥臂的下开关组（L₁）的下端、地端（n）连接；交流输入电源（u_i）的一端与第一桥臂的中开关组（M₁）的上端连接，交流输入电源（u_i）的另一端与输入电感（L_i）的一端连接，输入电感（L_i）的另一端与第二桥臂的中开关组（M₂）的上端连接；负载的一端与第一桥臂的中开关组（M₁）的下端连接，负载和另一端与第二桥臂的中开关组（M₂）的下端连接。