本發(fā)明涉及電能轉(zhuǎn)換的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種多電平變換器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著大容量、新能源、特殊環(huán)境電能變換技術(shù)，特別是近年來(lái)流行的電力電子變壓器、正弦交流調(diào)壓器、交流斬波器和柔性交流輸電系統(tǒng)(facts)控制器等，能源系統(tǒng)對(duì)交交變換器的靈活性和穩(wěn)定性要求也日益苛刻，傳統(tǒng)多電平變換器要求輸出較多電壓電平數(shù)時(shí)往往要使用較多的功率器件進(jìn)行控制，從而增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度的同時(shí)提高了系統(tǒng)成本。因此如何用較少的功率器件得到輸出較多電壓電平的多電平變換器一直是行業(yè)內(nèi)研究的方向。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多電平變換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有9個(gè)線(xiàn)電平的輸出。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的解決方案是：一種多電平變換器系統(tǒng)，包括：控制邏輯系統(tǒng)、多電平變換器拓?fù)?，所述多電平變換器拓?fù)浒ǎ?個(gè)橋式單元、電源，橋式單元設(shè)有節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b，第一橋式單元的節(jié)點(diǎn)a分別與第三、第五橋式單元的節(jié)點(diǎn)a、電源正極連接，第二橋式單元的節(jié)點(diǎn)b分別與第四、第六橋式單元的節(jié)點(diǎn)b、電源負(fù)極連接，所述第一橋式單元的節(jié)點(diǎn)b與第二橋式單元的節(jié)點(diǎn)a連接，所述第三橋式單元的節(jié)點(diǎn)b與所述第四橋式單元的節(jié)點(diǎn)a連接，所述第五橋式單元的節(jié)點(diǎn)b與所述第六橋式單元的節(jié)點(diǎn)a連接，所述控制邏輯系統(tǒng)用于控制橋式單元使其工作模式處于充電模式、放電模式、隔斷模式和旁路模式其中一種，所述控制邏輯系統(tǒng)包括：用于輸出基礎(chǔ)波和調(diào)制波的波形發(fā)生單元、用于接收所述基礎(chǔ)波和所述調(diào)制波并將所述基礎(chǔ)波和調(diào)制波對(duì)比輸出控制信號(hào)的邏輯處理器，所述控制信號(hào)用于控制所述多電平變換器拓?fù)涞臉蚴絾卧?。進(jìn)一步，單個(gè)橋式單元包括：3個(gè)功率開(kāi)關(guān)管、3個(gè)二極管、1個(gè)模塊電源，第一功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極分別連接模塊電源的正極、第二二極管的負(fù)極、第二功率開(kāi)關(guān)管的集電極，所述第一功率開(kāi)關(guān)管的集電極分別連接第三功率開(kāi)關(guān)管的集電極、第三二極管的負(fù)極，所述第二功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極分別連接第二二極管的正極、第一二極管的負(fù)極，所述第三功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極分別連接第三二極管的正極、第一二極管的正極、模塊電源的負(fù)極，所述節(jié)點(diǎn)a位于所述第一功率開(kāi)關(guān)管的集電極與第三功率開(kāi)關(guān)管的集電極之間，所述節(jié)點(diǎn)b位于所述第二功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極與第一二極管的負(fù)極之間。進(jìn)一步，所述波形發(fā)生單元包括：用于輸出第一、第二、第三基礎(chǔ)波的u、v、w相正弦波發(fā)生器、用于輸出第一、第二、第三、第四調(diào)制波的三角波發(fā)生器。進(jìn)一步，所述邏輯處理器包括：分別用于對(duì)比第一基礎(chǔ)波和第一、第二、第三、第四調(diào)制波的第一、第二、第三、第四比較器、分別用于對(duì)比第二基礎(chǔ)波和第一、第二、第三、第四調(diào)制波的第五、第六、第七、第八比較器、分別用于對(duì)比第三基礎(chǔ)波和第一、第二、第三、第四調(diào)制波的第九、第十、第十一、第十二比較器。本發(fā)明的有益效果是：利用基礎(chǔ)波和調(diào)制波的合成對(duì)比，并將這對(duì)比結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，并將這個(gè)控制信號(hào)來(lái)控制多電平變換器，使得多電平變換器系統(tǒng)具有9個(gè)線(xiàn)電平的輸出，利用該9種電平去逼近正弦波形，可有效降低總諧波失真，提高輸出波形的質(zhì)量。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單說(shuō)明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計(jì)方案和附圖。圖1是多電平變換器系統(tǒng)的連接示意圖；圖2是多電平變換器的連接示意圖；圖3是邏輯合成單元的邏輯關(guān)系圖；圖4是橋式單元的電路連接示意圖；圖5是橋式單元充電模式的工作狀態(tài)圖；圖6是橋式單元放電模式的工作狀態(tài)圖；圖7是橋式單元阻斷模式的工作狀態(tài)圖；圖8是橋式單元旁路模式的工作狀態(tài)圖；圖9是第一、第二、第三基礎(chǔ)波、第一、第二、第三、第四調(diào)制波混合后的波形調(diào)制圖；圖10是多電平變換器系統(tǒng)輸出的各個(gè)相電壓的電壓波形圖圖11是多電平變換器系統(tǒng)輸出的線(xiàn)電壓的電壓波形。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實(shí)施情況，通過(guò)添加或減少聯(lián)接輔件，來(lái)組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個(gè)技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。實(shí)施例1，參考圖1，一種多電平變換器系統(tǒng)，包括：控制邏輯系統(tǒng)、多電平變換器拓?fù)?。所述控制邏輯系統(tǒng)包括：用于輸出基礎(chǔ)波和調(diào)制波的波形發(fā)生單元、用于接收所述基礎(chǔ)波和所述調(diào)制波并將所述基礎(chǔ)波和調(diào)制波對(duì)比輸出控制信號(hào)的邏輯處理器，所述控制信號(hào)用于控制所述多電平變換器拓?fù)涞臉蚴絾卧?。所述波形發(fā)生單元包括：用于輸出第一、第二、第三基礎(chǔ)波的u、v、w相正弦波發(fā)生器a1、a2、a3、用于輸出第一、第二、第三、第四調(diào)制波的三角波發(fā)生器。第一基礎(chǔ)波為u相正弦波、第二基礎(chǔ)波為v相正弦波、第三基礎(chǔ)波為w相正弦波，所述三角波發(fā)生器包括發(fā)出三角基波的三角基波發(fā)生器a4、4個(gè)波形混合器，第一波形混合器將三角基波和0.875v的直流偏置混合形成第一調(diào)制波，第二波形混合器將三角基波和0.625v的直流偏置混合形成第二調(diào)制波，第三波形混合器將三角基波和0.375v的直流偏置混合形成第三調(diào)制波，第四波形混合器將三角基波和0.125v的直流偏置混合形成第四調(diào)制波，所述三角基波的幅值范圍為：-0.125v～+0.125v，所述u、v、w相正弦波的幅值范圍為0～1v，但是在工程上的話(huà)幅值的上、下限進(jìn)行上下波動(dòng)0.05也是屬于允許的范圍，本實(shí)施例采用工程常用的幅值范圍：+0.05v～+0.95v；將第一、第二、第三基礎(chǔ)波、第一、第二、第三、第四調(diào)制波混合得到如圖9所示的波形調(diào)制圖。所述多電平變換器拓?fù)浒ǎ旱谝?、第二、第三、第四、第五、第六橋式單元u1、u2、u3、u4、u5、u6、電源u1、電源u2，電源u1和電源u2串聯(lián)成總電源。參考圖2和圖4，橋式單元設(shè)有節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)b，第一橋式單元u1的節(jié)點(diǎn)a分別與第三、第五橋式單元u3、u5的節(jié)點(diǎn)a、總電源的正極連接，第二橋式單元u2的節(jié)點(diǎn)b分別與第四、第六橋式單元u4、u6的節(jié)點(diǎn)b、總電源的負(fù)極連接，所述第一橋式單元u1的節(jié)點(diǎn)b與第二橋式單元u2的節(jié)點(diǎn)a連接，所述第三橋式單元u3的節(jié)點(diǎn)b與所述第四橋式單元u4的節(jié)點(diǎn)a連接，所述第五橋式單元u5的節(jié)點(diǎn)b與所述第六橋式單元u6的節(jié)點(diǎn)a連接。下面以第一橋式單元u1為例，對(duì)橋式單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的描述，所述第一橋式單元u1包括3個(gè)功率開(kāi)關(guān)管、3個(gè)二極管、1個(gè)模塊電源，第一功率開(kāi)關(guān)管t1的發(fā)射極分別連接第二二極管d2的負(fù)極、第二功率開(kāi)關(guān)管t2的集電極、模塊電源c1的正極，所述第一功率開(kāi)關(guān)管t1的集電極分別連接第三功率開(kāi)關(guān)管t3的集電極、第三二極管d3的負(fù)極，所述第二功率開(kāi)關(guān)管t2的發(fā)射極分別連接第二二極管d2的正極、第一二極管d1的負(fù)極，所述第三功率開(kāi)關(guān)管t3的發(fā)射極分別連接第三二極管d3的正極、第一二極管d1的正極、模塊電源c1的負(fù)極，在第一功率開(kāi)關(guān)管t1的集電極與第三功率開(kāi)關(guān)管t3的集電極之間引出節(jié)點(diǎn)a，在第二功率開(kāi)關(guān)管t2的發(fā)射極與第一二極管d1的負(fù)極之間引出節(jié)點(diǎn)b。參考圖5-圖8，所述橋式單元具有4個(gè)工作模式，分別為：充電模式、放電模式、阻斷模式、旁路模式，所述充電模式，電流由節(jié)點(diǎn)a流入，經(jīng)第一功率開(kāi)關(guān)管t1、模塊電源c1、第一二極管d1，然后由節(jié)點(diǎn)b流出；所述放電模式，電流由節(jié)點(diǎn)a流入，經(jīng)第三功率開(kāi)關(guān)管t3、模塊電壓c1、第二功率開(kāi)關(guān)管t2，然后由節(jié)點(diǎn)b流出；所述阻斷模式，無(wú)電流流通；所述旁路模式，電流由節(jié)點(diǎn)a流入，經(jīng)第三功率開(kāi)關(guān)管t3、第一二極管d1，然后由節(jié)點(diǎn)b流出。參考圖1，將基礎(chǔ)波和調(diào)制波分別輸入到相應(yīng)的比較器a6，比較器a6從上往下依次為第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二比較器a6，其中，第一基礎(chǔ)波和第一調(diào)制波輸入到第一比較器a6，第一基礎(chǔ)波和第二調(diào)制波輸入到第二比較器a6，第一基礎(chǔ)波和第三調(diào)制波輸入到第三比較器a6，第一基礎(chǔ)波和第四調(diào)制波輸入到第四比較器a6，第二基礎(chǔ)波和第一調(diào)制波輸入到第五比較器a6，第二基礎(chǔ)波和第二調(diào)制波輸入到第六比較器a6，第二基礎(chǔ)波和第三調(diào)制波輸入到第七比較器a6，第二基礎(chǔ)波和第四調(diào)制波輸入到第八比較器a6，第三基礎(chǔ)波和第一調(diào)制波輸入到第九比較器a6，第三基礎(chǔ)波和第二調(diào)制波輸入到第十比較器a6，第三基礎(chǔ)波和第三調(diào)制波輸入到第十一比較器a6，第三基礎(chǔ)波和第四調(diào)制波輸入到第十二比較器a6。比較器a6對(duì)輸入的波形進(jìn)行對(duì)比，并輸出到邏輯合成單元a7，所述邏輯合成單元a7的邏輯關(guān)系圖如圖3所示，以第一、第二、第三、第四比較器a6輸出的布爾值全都為0為例，此時(shí)所有的and模塊均輸出0，而not模塊b1輸出1，邏輯開(kāi)關(guān)b2自上往下分為第一、第二、第三、第四、第五邏輯開(kāi)關(guān)b2，第一、第二、第三、第四邏輯開(kāi)關(guān)b2輸出000000，第五個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)b2輸出000011，所有邏輯開(kāi)關(guān)b2輸出的信號(hào)進(jìn)行“or(或)”操作，得到最終輸出000011。4個(gè)邏輯合成單元輸出具有18個(gè)布爾值的控制信號(hào)，這18個(gè)布爾值分別控制6個(gè)橋式單元的18個(gè)功率開(kāi)關(guān)管。對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行仿真，其中模塊電源的電壓值為100v，電源u1、電源u2的電壓值均為100v，u、v、w各相負(fù)載r1、r2、r3的阻值均為100歐姆。以u(píng)、v相之間的線(xiàn)電壓為例，各個(gè)橋式單元的功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)情況與對(duì)應(yīng)的相電壓和線(xiàn)電壓的關(guān)系如下：表1(a)t1t2t3t4t5t6t7offononoffoffoffoffoffononoffoffoffoffononoffoffoffoffoffononoffoffoffoffoffonoffoffoffoffoffoffoffoffoffonoffoffonoffoffoffononoffonoffoffoffononoffoffoffoffoffoffononoff表1(b)t8t9t10t11t12vuvvvuvoffoffoffonon200v-200v400voffoffononoff200v-100v300voffoffononoff100v-100v200voffoffonoffoff100v0100voffoffonoffoff000onoffoffoffoff0100v-100vonoffoffoffoff-100v100v-200vononoffoffoff-100v200v-300vononoffoffoff-200v200v-400von：指的是對(duì)應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟；off：指的是對(duì)應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)管關(guān)閉；vu：指的是u相的相電壓；vv：指的是v相的相電壓；vuv：指的是u、v相之間的線(xiàn)電壓。u、w相之間的線(xiàn)電壓，v、w相的線(xiàn)電壓與u、v相之間的線(xiàn)電壓類(lèi)似，這里就不重復(fù)描述了。該系統(tǒng)得到了如圖10、圖11的曲線(xiàn)圖，圖10從上往下依次為：u相的相電壓波形、v相的相電壓波形、w相的相電壓波形；圖11從上往下依次為：u、v相之間的線(xiàn)電壓波形、u、w相之間的線(xiàn)電壓波形、v、w相之間的線(xiàn)電壓波形。綜上該多電平變換器系統(tǒng)具有9種線(xiàn)電平，利用該9種電平去逼近正弦波形，可有效降低總諧波失真，提高輸出波形的質(zhì)量。以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12