[发明专利]基于耦合电感双降压型子模块的模块化多电平拓扑结构及其控制方法

摘要

本发明公开了一种基于耦合电感双降压型子模块的模块化多电平拓扑结构及其控制方法。该拓扑结构的上下桥臂各自包括N个能输出三电平的耦合电感双降压型子模块，避免了传统半桥子模块的桥臂直通和死区导致的输出电压畸变，有效提高了变换器的输出电能质量和功率密度。在单相拓扑中，上下桥臂的远端作为变换器的公共直流端；上下桥臂各自的子模块经串联和耦合电感相连，其中点引出接外部交流系统。此外，在上述拓扑结构的控制方法中，电压环用于调节共模电压，电流环用于调节共模和差模电流，另附加用于控制子模块共模电流的电流环，以获得一定的直流偏置，使子模块保持电流连续工况，提高了拓扑结构的动态性能并保证其安全、可靠运行。

主权项

1.一种基于耦合电感双降压型子模块的模块化多电平拓扑结构，其特征在于，包括两组完全相同的耦合电感双降压型子模块和耦合电感；每组子模块包括N个首尾相连的子模块；第一组子模块中第一个子模块的首端与外部直流系统的正极相连，第二组子模块中第N个子模块的尾端与外部直流系统的负极相连；第一组子模块中第N个子模块的尾端经由所述耦合电感与所述第二组子模块中第一个子模块的首端相连；所述耦合电感的中点与外部交流系统的正极相连；所述外部直流系统包括直流电压源，所述直流电压源在电压中点处引出并与所述外部交流系统的负极相连；所述直流电压源的电压中点处和所述外部交流系统的负极接地；每一子模块包括并联电容、两个绝缘栅双极型晶体管IGBT、两个续流二极管VD和一个子模块耦合电感；每一子模块的首尾端之间有三条并联支路；并联电容位于第一并联支路中，第一IGBT和第一VD串联形成第二并联支路，第二IGBT和第二VD串联形成第三并联支路；第二和第三并联支路相互反接且各自中点分别与子模块耦合电感的两端相连；子模块的输入端口跨接在首尾两端，输出端口跨接在子模块耦合电感的中点和尾端。