[发明专利]隔离型模块化多电平变换器

权利要求书

1.隔离型模块化多电平变换器，其特征在于：所述变换器(1)为三相系统结构，包括三个并联在高压直流端口(P_H、N_H)之间的相单元(2)，每个相单元(2)由上、下两个桥臂组成，三个相单元的上、下桥臂的电联接点(N₁、N₂、N₃)引出线串联滤波电感后为高压交流端口(a、b、c)，每个桥臂由n个具有高压直流侧故障电流阻断能力的单级式高频隔离型子模块(3)和一个桥臂电抗器L_m组成；三个相单元(2)上桥臂的正极端(P_Ha、P_Hb、P_Hc)相连作为该变换器的高压直流端口的正极P_H，三个相单元(2)下桥臂的负极端(N_Ha、N_Hb、N_Hc)相连作为该变换器的高压直流端口的负极N_H；

所述具有高压直流侧故障电流阻断能力的单级式高频隔离型子模块(3)包括前级部分(4)、高频变压器部分(5)和后级部分(6)，前级部分的交流侧连接高频变压器的原边，后级部分的交流侧连接高频变压器的副边，每个子模块(3)的前级部分的正、负极端口分别并联作为公共低压直流端口(P_L、N_L)，后级部分的端口串联构成高压直流侧端口(P_H、N_H)；

所述前级部分(4)包括低压侧直流电容C_dcL和由四个带有反并联二极管的主动开关组成的主动H桥；后级部分(6)包括电压钳位电路(7)、由四个带有反并联二极管的主动开关组成的主动H桥以及反接在桥臂上的故障电流阻断开关模块(8)；

根据故障电流阻断开关模块(8)的在后级部分(6)的连接点不同，单级式高频隔离型子模块(3)分为第一子模块、第二子模块两种结构形式；

第一子模块的后级部分包含一个第五主动开关管Q₅、一个第六主动开关管Q₆、一个第七主动开关管Q₇、一个第八主动开关管Q₈、一个第九主动开关管Q₉、一个第十主动开关管Q₁₀，各个主动开关管的集电极分别与各自的续流二极管的阴极相连接，发射极分别与各自的续流二极管的阳极相连接；其故障电流阻断开关模块由第九主动开关管Q₉和第十主动开关管Q₁₀组成，第九主动开关管Q₉的发射极和第七主动开关管Q₇的发射极相连，第十主动开关管Q₁₀的发射极和第八主动管Q₈的发射极相连；第五主动开关管Q₅的发射极和第七主动开关管Q₇的集电极相连并作为高频变压器副边端G，第六主动开关管Q₆的发射极和第八主动开关管Q₈的集电极相连并作为高频变压器副边的另一端H；第五主动开关管Q₅与第六主动开关管Q₆的集电极相连并作为子模块后级部分的正极C，第九主动开关管Q₉与第十主动开关管Q₁₀的集电极相连并作为子模块后级部分的负极D；

第二子模块的后级部分包含一个第十一主动开关管Q₁₁、一个第十二主动开关管Q₁₂、一个第十三主动开关管Q₁₃、一个第十四主动开关管Q₁₄、一个第十五主动开关管Q₁₅、一个第十六主动开关管Q₁₆，各个主动开关管的集电极分别与各自的续流二极管的阴极相连接，发射极分别与各自的续流二极管的阳极相连接；其故障电流阻断模块由第十五主动开关管Q₁₅和第十六主动开关管Q₁₆组成，第十一主动开关管Q₁₁的集电极与第十五主动开关管Q₁₅的集电极相连，第十二主动开关管Q₁₂的集电极与第十六主动管Q₁₆的集电极相连；第十一主动开关管Q₁₁的发射极和第十三主动开关管Q₁₃的集电极相连并作为高频变压器副边端G，第十二主动开关管Q₁₂的发射极和第十四主动开关管Q₁₄的集电极相连并作为高频变压器副边的另一端H；第十五主动开关管Q₁₅与第十六主动开关管Q₁₆的发射极相连并作为子模块后级部分的正极C，第十三主动开关管Q13与第十四主动开关管Q14的发射极相连并作为子模块后级部分的负极D。