[发明专利]一种永磁牵引系统用混合多电平逆变器及其控制方法

权利要求书

1.混合多电平逆变器，其特征在于，包括至少一个单相桥臂及给单相桥臂提供直流电压的直流输入电路；每个单相桥臂包括级联的高压低频单元和低压高频单元，所述高压低频单元包括串联耦合的两电平上桥臂和两电平下桥臂；两电平上桥臂和两电平下桥臂中的功率开关运行于基频模式；

所述低压高频单元包括依次级联而成的中间连接单元和至少一个T型三电平单元，每个低压高频单元的最后一个T型三电平单元与一个独立的输出相连接；所述中间连接单元与两电平上桥臂和两电平下桥臂的中点级联；所述中间连接单元和T型三电平单元的功率开关运行于高频开关模式。

2.根据权利要求1所述的混合多电平逆变器，其特征在于，所述直流侧输入电路包括串联耦合的电解电容C_d1和电解电容C_d2，所述电解电容C_d1的正极性端与正母线端相连，电解电容C_d1的负极性端与电解电容C_d2的正极性端相连，电解电容C_d1的负极性端与负母线端相连。

3.根据权利要求1所述的混合多电平逆变器，其特征在于，两电平上桥臂、两电平下桥臂分别包括串联耦合的功率开关管T₁、T₁'及串联耦合的功率开关管T₂、T₂'；功率开关管T₁的集电极与正母线端P耦合；功率开关管T₁的发射极与功率开关管T₁'的集电极耦合；

功率开关管T₁'的发射极和功率开关管T₂的集电极均耦合至直流母线中点O，功率开关管T₂的发射极与功率开关管T₂'的集电极相连，功率开关管T₂'的发射极连接至负母线端N。

4.根据权利要求3所述的混合多电平逆变器，其特征在于，所述中间连接单元包括功率开关管T₃、T₃'；所述T型三电平单元包括四个功率开关管T_n1、T_n1'、T_n2'、T_n2及两个串联耦合的电解电容C_fn1、C_fn2，n为T型三电平单元的总个数；电解电容C_fn1、C_fn2构成飞跨电容；

功率开关管T₃的漏极耦合至两电平上桥臂的中点M，功率开关管T₃的源极连接至电解电容C_f11的正极性端P₁，功率开关管T₃'的源极连接至两电平下桥臂的中点F，功率开关管T₃'的漏极连接至电解电容C_f12的负极性端N₁；

功率开关管T_n1的漏极连接至电解电容C_fn1的正极性端P_n，功率开关管T_n2'的源极连接至电解电容C_fn2的负极性端N_n，T_n2的源极连接至电解电容C_fn1、C_fn2的中点O_n，T_n2的漏极与T_n1'的源极相连；

T_n1的源极与T_n2'的漏极相连并连接至输出端；T_n1'的漏极连接至输出端；

当n≥2时，T_(n-1)1的源极与连接至电解电容C_fn1的正极性端P_n，T_(n-1)1'的漏极连接至电解电容C_fn1、C_fn2的中点O_n，T_(n-1)2'的漏极连接至电解电容C_fn2的负极性端N_n；

功率开关管T₁和T₁'，功率开关管T₂和T₂'均互补开通和关断；功率开关管T₃和T₃'，功率开关管T_n1和T_n1'，功率开关管T_n2和T_n2'均互补开通和关断。