[发明专利]一种T型交-直-交九电平变换器的电压平衡策略

说明书

本发明公开了一种T型交‑直‑交九电平变换器的电压平衡策略，所属技术领域为电力电子变换器的控制，所述控制策略包括整流侧直流电压外环、电感电流内环和逆变侧幅值单闭环控制，以实现网侧单位功率因数运行、直流侧电压和输出电压稳定、可控。所述电压平衡策略能实现各模块间直流侧电压以及模块内电容电压均衡，从而在交流侧输出平整的九电平阶梯波。本发明能为各类最高不超过50kW的交流负载提供高品质电压源，能实现高电平数的输出，无需工频变压器即可接入中压配电网、使用较小的滤波电感就能保证并网电流和输出电压的质量。本发明可以适用于更高电压等级、更大功率的场合。

技术领域

本发明属于电力电子变换器领域，尤其是涉及一种T型交-直-交九电平变换器的电压平衡策略。

背景技术

单相交-直-交变换器已在许多应用中使用，在一些频率恒定的场合如不间断电源，统一电能质量调节器，交流调压器中，(High-performance online UPS using three-leg-type converter[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2005,52(3):889-897.)公开了一种桥臂共用的三桥臂拓扑，相比于传统的双H桥拓扑不仅节省了成本，损耗也更低。在传统的两平或三电平交直交变换器中，输出电压和网侧电流包含的谐波分量较多，网侧电流和电网电压存在相位差，难以实现网侧单位功率因数运行。与传统的NPC型三电平结构相比，T型三电平每个桥臂减少两个钳位二极管，多数电平状态下电流流经桥臂的开关管数量为1个，因此具有更低的导通损耗。然而对开关管耐压能力的提高，使其具有更高的开关损耗，因此T型三电平只适用于中低压场合(Design and Implementationofa Highly Efficient Three-Level T-Type Converter for Low-VoltageApplications[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2013,28(2):899-907.)。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于将T型三电平和模块化级联技术应用到恒定频率的三桥臂交直交拓扑中，从而在很大程度上减少网侧电流和输出电压的波形失真度，克服中高压大功率应用领域中T型三电平结构对开关管的耐压限制，并且降低了成本缩小了体积，功率密度得到显著提高。

提供了一种T型交-直-交九电平变换器的电压平衡策略，使其具有网侧单位功率因数运行，同时输出稳定、可调、高正弦度的交流电压。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种T型交-直-交九电平变换器，其特征在于，包括电网电压源e_g，滤波电感L_s，T型变换器A，T型变换器B，滤波电感L_f，滤波电容C_L和负载电阻R；

所述电网电压源的正极与滤波电感L_s的一端连接，所述滤波电感L_s的另一端与T型变换器A的整流端口连接，所述T型变换器A的逆变端口与滤波电感L_f的一端连接，所述滤波电感L_f的另一端与负载电阻R的一端连接，所述负载电阻R的另一端与T型变换器B的逆变端口连接，所述滤波电容C_L与负载电阻R并联，所述T型变换器B的整流端口与电网电压源的负极连接，所述T型变换器A的公共桥臂与T型变换器A的公共桥臂中点连接。

优选地，所述T型变换器A与T型变换器B结构完全相同，所述T型变换器A包括开关管S_a1～S_a8，开关管S_1a，开关管S_2a，电容C_a1和电容C_a2；