一种三相四桥臂九电平变换器

本申请涉及变换器，尤其涉及一种三相四桥臂九电平变换器。

背景技术：

1、多电平逆变器因具有更低的共模电压、更小的开关管电压应力，以及输出电压和电流中有更低的畸变等优点，在新能源发电系统和电机驱动应用领域得到了广泛的关注，成为了国内外学者的研究热点。最常见的多电平变换器的拓扑结构主要有3种类型：二极管钳位型、飞跨电容型及级联h桥型。

2、相较于其他不同拓扑结构的变换器，二极管钳位三电平变换器在新能源发电和电机驱动方面得到广泛的应用，但二极管钳位式多电平变换器拓扑结构在变换器输出电平数超过3个后，因需要的钳位二极管及开关管数量急剧增加，从而致多电平变换器结构复杂。

3、飞跨电容多电平变换器由电容代替二极管进行钳位，通过各相母线间的平衡电容输出多个电压波形，在变换器输出电平数超过3个后，同样需要大量的钳位电容，而且直流侧各电容电压的平衡问题也将变得复杂并难以控制。

4、级联h桥多电平变换器需要许多隔离电源，这使得级联h桥多电平变换器的拓扑结构变得更加复杂。

5、为了应对化石能源短缺和环境污染等问题，国家大力倡导使用太阳能、风能等清洁无污染能源，作为实现电能变换和负载与电网接口装置的变换器也因此得到大力发展。随着不平衡和非线性负载的广泛应用，传统的三相三桥臂变换器不能适用不平衡负载。

技术实现思路

1、针对传统三相多电平变换器的问题，本申请提出一种新型三相四桥臂九电平变换器，该新型九电平变换器将二极管钳位型多电平变换器和飞跨电容多电平变换器相结合。

2、基于上述目的，本申请提出了一种三相四桥臂九电平变换器，包括：

3、所述变换器包括a桥臂、b桥臂、c桥臂和n桥臂，并且四个桥臂的结构相同。

4、进一步地，每个桥臂通过电感和滤波电容与负载相连。

5、进一步地，所述a桥臂包括第一电力电子开关管、第二电力电子开关管、第三电力电子开关管、第四电力电子开关管、第五电力电子开关管、第六电力电子开关管、第七电力电子开关管、第八电力电子开关管、第九电力电子开关管、第十电力电子开关管、第一电力二极管、第二电力二极管、第一直流母线电容、第二直流母线电容、第一飞跨电容、和第二飞跨电容。

6、进一步地，所述第一电力电子开关管的漏极与输入电源正极p点相连，第一电力电子开关管的源极与第二电力电子开关管的漏极相连于pa1点，第二电力电子开关管的源极与第三电力电子开关管的漏极相连于pa2点。

7、进一步地，所述第三电力电子开关管的源极与第四电力电子开关管sa4的漏极相连于o点，第一电力二极管da1的阴极相连于pa2点，第一电力二极管da1的阳极相连于o点。

8、进一步地，所述第四电力电子开关管的源极与第五电力电子开关管的漏极相连于na2点，第二电力二极管的阴极相连于o点，第二电力二极管的阳极相连于na2点。

9、进一步地，所述第五电力电子开关管的源极与第六电力电子开关管的漏极相连于na1点，第六电力电子开关管的源极相连于n点。

10、进一步地，所述第七电力电子开关管的源极与第八电力电子开关管的漏极相连于输出端a点，第七电力电子开关管的漏极相连于pa1点，第八电力电子开关管的源极相连于na1点。

11、进一步地，所述第九电力电子开关管的源极与第十电力电子开关管的漏极相连，第九电力电子开关管的漏极相连于oa1点，第十电力电子开关管的漏极相连于输出端a点。

12、进一步地，所述第一直流母线滤波电容的一端相连a点，另一端相连o点，第二直流母线滤波电容的一端相连o点，另一端相连n点，第一飞跨电容一端相连pa1点，另一端相连oa1点，第二飞跨电容一端相连oa1点，另一端相连na1点。

13、总的来说，本申请的优势及给用户带来的体验在于：

14、与传统九电平变换器相比，其电力电子开关管数量大大减少以及多电平变换器的复杂度大大减少。同时，此发明装置在传统三相三桥臂变换器的基础上增加一个额外的桥臂，桥臂的中点与负载中性点相接，用于提供零序电流通路，控制中性点电压，使变换器在不平衡和非线性工况下均能保持更高的电能质量，适用于平衡负载和不平衡负载。因此，所发明的三相四桥臂九电平变换器在中高压的新能源发电系统有很好的应用前景。

技术特征：

1.一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的一种三相四桥臂九电平变换器，其特征在于，

技术总结
本申请提供一种三相四桥臂九电平变换器，所述变换器包括A桥臂、B桥臂、C桥臂和n桥臂，并且四个桥臂的结构相同。每个桥臂通过电感和滤波电容与负载相连。所述A桥臂包括十个电力电子开关管、两个电力二极管、两个直流母线电容、两个飞跨电容。与传统九电平变换器相比，本申请的电力电子开关管数量大大减少以及多电平变换器的复杂度大大减少。同时，此发明装置在不平衡和非线性工况下均能保持更高的电能质量，适用于平衡负载和不平衡负载。在中高压的新能源发电系统有很好的应用前景。

技术研发人员：杨勇
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11