[实用新型]一种使用多态子模块的模块化多电平变换器

摘要

本实用新型公开了一种使用多态子模块的模块化多电平变换器，子模块基本构造为：在由两个带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管S1和S2以及电容器C构成的半桥模块拓扑基础上，在电容C正极性端并行引出并联侧正端口P3和并联侧负端口P4；其中，桥侧具有桥侧正端口P1和桥侧负端口P2；电容正极性端与并联侧正端口P3之间由两个带反并联二极管的金属-氧化物半导体场效应开关管S3和S4反向串联构成双向开关。多态子模块拓扑可分别在投入，切除，并联三种模态下运行，实现相邻模块的实时串并联切换，以达到模块电容均压和增大桥臂等效电容的目的，通过全桥臂模块投入运行及串并联选择控制，可以大幅降低变换器整体开关损耗，并获得优良的模块电容均压与脉动抑制效果。

主权项

一种使用多态子模块的模块化多电平变换器，其特征在于，该变换器使用一种四端多态子模块，该子模块基本构造为：在由两个带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管S1和S2以及电容器C构成的半桥模块拓扑基础上，在电容C正极性端并行引出并联侧正端口P3和并联侧负端口P4；其中，桥侧具有桥侧正端口P1和桥侧负端口P2；电容正极性端与并联侧正端口P3之间由两个带反并联二极管的金属‑氧化物半导体场效应开关管S3和S4反向串联构成双向开关；并联侧负端口P4由电容正极性端直接引出；多态子模块拓扑可分别在投入，切除，并联三种模态下运行，实现相邻模块的实时串并联切换:多态子模块构成模块化多电平变换器时，前一级模块的桥侧负端口P2与后一级模块的桥侧正端口P1连接，前一级模块的并联侧负端口P4与后一级模块的并联侧正端口P3连接，其模块级联具体方式为：1)除上下桥臂各自首末模块外，前一级模块的桥侧负端口P2与后一级模块的桥侧正端口P1连接，前一级模块的并联侧负端口P4与后一级模块的并联侧正端口P3连接；2)对上桥臂的首模块而言，其桥侧正端口P1与变换器直流侧正极性端相连接，桥侧负端口P2与下一级模块的桥侧正端口P1相连接，并联侧正端口P3不做连接，并联侧负端口P4与下一级模块的并联侧正端口P3相连接；3)对上桥臂的末模块而言，其桥侧正端口P1与前一级模块的桥侧负端口P2相连接，桥侧负端口P2与下桥臂首模块桥侧正端口P1，并联侧正端口P3与前一级模块的并联侧负端口P4相连接，并联侧负端口P4不做连接；4)对下桥臂的首模块而言，其桥侧正端口P1与上桥臂末模块的桥侧负端口P2相连接，桥侧负端口P2与下一级模块的桥侧正端口P1相连接，并联侧正端口P3不做连接，并联侧负端口P4与下一级模块的并联侧正端口P3相连接；5)对下桥臂的末模块而言，其桥侧正端口P1与前一级模块的桥侧负端口P2相连接，桥侧负端口P2与变换器直流侧负极性端相连接，并联侧正端口P3与前一级模块的并联侧负端口P4相连接，并联侧负端口P4不做连接。