箝位式多电平变换器用的单相电路拓扑结构

摘要

箝位式多电平变换器用的单相电路拓扑结构属于电力电子多电平变换器技术领域，其特征在于直流侧有三个电容，直流侧电压为4Vdc，处于中间的电容实现2Vdc电压，在输入侧用四个二极管箝位，输出侧用一个箝位电容箝位，通过开关组合，使每个开关器件承受1Vdc，可以得到五种电平的输出组合。本发明具有电路结构大大简化、器件耐压水平低，可以做到不含器件的直接串联，没有开通和关断的同步问题。

主权项

箝位型多电平变换器用的单相电路拓扑结构，其特点在于，含有：直流输入电容Cac1，Cdc2和Cdc3，三者依次串接，在所述输入电容Cdc1的两个端点即端点V5和端点V4之间加入直流输入电压1Vdc，在所述输入电容Cdc2的两个端点所述V4和V2之间加入直流输入电压2Vdc，在所述输入电容Cdc3的两个端点所述V2和V1之间加入直流输入电压1Vdc，由所述电容Cdc1，Cdc2和Cdc3串联构成的支路上的总直流输入电压为4Vdc；IGBT开关器件S1、S2、S3、S4、S5、S1、S2、S3、S4和S5，共十个，所述各个IGBT开关器件分别在其发射极和集电极之间在从发射极到集电极的方向上正向并接一个反击穿二极管DS1、DS2、DS3、DS4、DS5、DS1、DS2、DS3、DS4和DS5，从而构成了十个具有反击穿功能的IGBT开关器件；箝位二极管D1、D2、D3、D4共四个，以及一个箝位电容C，该电容C两端的电压为1Vdc；其中：所述反击穿二极管DS3的正极连接到所述反击穿二极管DS4的负极，所述反击穿二极管DS3的负极连接到所述反击穿二极管DS1的正极，所述反击穿二极管DS1的负极连接到所述端点V5，所述反击穿二极管DS1的正极反向串接所述箝位二极管D2后与所述端点V4相连，同时，该箝位二极管D2的负极又正向串接所述箝位二极管D1后与反击穿二极管DS1的正极相连，另外，所述反击穿二极管DS1的负极与所述反击穿二极管DS3的正极相连，所述反击穿二极管DS2的负极连接到所述反击穿二极管DS3的正极，所述反击穿二极管DS2的正极连接到所述端点V1，所述反击穿二极管DS2的负极反向串接所述箝位二极管D3后与所述端点V2相连，该箝位二极管D3的正极在正向串接一个所述箝位二极管D4后与所述反击穿二极管DS2的负极相连，另外，所述反击穿二极管DS2的正极和所述反击穿二极管DS3的负极相连，所述反击穿二极管DS4的正极连接到所述反击穿二极管DS5的负极，所述反击穿二极管DS4的负极连接到所述反击穿二极管DS3的正极，所述反击穿二极管DS4的负极连接到所述反击穿二极管DS5的正极，所述反击穿二极管DS4的正极连接到所述反击穿二极管DS2的正极，而所述箝位电容C的两端分别连接到所述反击穿二极管DS5的负极和所述反击穿二极管DS5的正极，所述反击穿二极管DS5的正极和所述反击穿二极管DS5的负极相连后，构成所述箝位型多电平变换器单相拓扑结构的电压输出端vo；当所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝4Vdc；当所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝3Vdc；当所述开关器件S1、S2、S2、S4和S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝3Vdc；当所述开关器件S1、S2、S3、S4、S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝2Vdc；当所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝2Vdc；当所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝Vdc；当所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝Vdc；当所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5开通，而所述开关器件S1、S2、S3、S4和S5关断时，vo＝0。