基于三电平子模块和两电平子模块的混合型模块化多电平换流器拓扑结构

摘要

基于三电平子模块和两电平子模块的混合型模块化多电平换流器拓扑结构，涉及一种新型的模块化多电平换流器拓扑技术。本发明是为了解决传统模块化多电平换流器电容电压波动幅值大、电容的容量大、功率密度低、所需模块数较多、驱动电机低频工作时电容电压波动大的问题。本发明在传统由两电平子模块组成的模块化多电平换流器拓扑上、下各串联三个三电平子模块，并添加三个两电平的中间子模块。该拓扑输出电压的电平数更多，电容电压波动更小，电容容量更小，所需的子模块数更少，更适合运用于中/高压电机驱动。

主权项

基于三电平子模块和两电平子模块的混合型模块化多电平换流器拓扑结构，其特征是：它包括三个顶端子模块(3L‑M1)、三个底端子模块(3L‑M5)、三个中间子模块(2L‑M3)、3n个两电平普通一号子模块(2L‑M2)和3n个两电平普通二号子模块(2L‑M4)；n为正整数；顶端子模块(3L‑M1)为中点箝位三电平电路，三个顶端子模块(3L‑M1)相互并联构成顶端模块组(7)；底端子模块(3L‑M5)为中点箝位三电平电路，三个底端子模块(3L‑M5)相互并联构成底端模块组(9)；中间子模块(2L‑M3)为两电平结构，三个中间子模块(2L‑M3)构成中间模块组(8)；每一相均由一个顶端子模块(3L‑M1)、n个两电平普通一号子模块(2L‑M2)、一个中间子模块(2L‑M3)、n个两电平普通二号子模块(2L‑M4)和一个底端子模块(3L‑M5)组成；第一相中：顶端子模块(3L‑M1)的一号端子(10)依次串联n个两电平的普通一号子模块(2L‑M2)构成换流器第一相的上桥臂；底端子模块(3L‑M5)的四号端子(13)依次串联n个两电平普通二号子模块(2L‑M4)构成换流器第一相的下桥臂；第一相上桥臂和下桥臂分别通过一号电抗器(1)和二号电抗器(2)与中间子模块(2L‑M3)连接，并从中间子模块(2L‑M3)中引出交流输出端子a；第二相中：顶端子模块(3L‑M1)的二号端子(11)依次串联n个两电平的普通一号子模块(2L‑M2)构成换流器第二相的上桥臂；底端子模块(3L‑M5)的五号端子(14)依次串联n个两电平普通二号子模块(2L‑M4)构成换流器第二相的下桥臂；第二相上桥臂和下桥臂分别通过三号电抗器(3)和四号电抗器(4)与中间子模块(2L‑M3)连接，并从中间子模块(2L‑M3)中引出交流输出端子b；第三相中：顶端子模块(3L‑M1)的三号端子(12)依次串联n个两电平的普通一号子模块(2L‑M2)构成换流器第三相的上桥臂；底端子模块(3L‑M5)的六号端子(15)依次串联n个两电平普通二号子模块(2L‑M4)构成换流器第三相的下桥臂；第三相上桥臂和下桥臂分别通过五号电抗器(5)和六号电抗器(6)与中间子模块(2L‑M3)连接，并从中间子模块(2L‑M3)中引出交流输出端子c；顶端模块组(7)与直流电源的正极(P)相连，底端模块组(9)与直流电源的负极(N)相连，构成基于三电平子模块和两电平子模块的混合型模块化多电平换流器拓扑结构。