本發(fā)明涉及電能轉(zhuǎn)換的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種帶耦合電感的多電平變換器拓?fù)洹?br>背景技術(shù)：
：近年來(lái)，由于多電平變換器技術(shù)可以降低輸出電壓或電流中的高頻諧波含量，進(jìn)而降低輸出濾波電感器的體積與成本，因此可以產(chǎn)生多電平輸出的技術(shù)越來(lái)越受到關(guān)注。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)的發(fā)展，能源處理系統(tǒng)對(duì)電力電子變換器的性能、穩(wěn)定性以及成本要求也日益苛刻，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)明提供了解決了現(xiàn)有技術(shù)中多電平變換器拓?fù)涫褂闷骷?，輸出電平?shù)少等問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的解決方案是：一種帶耦合電感的多電平變換器拓?fù)?，包括：根?jù)接收到的控制指令使自身處于7種工作模態(tài)之一的橋臂，所述橋臂包括第一、第二橋式單元、第一、第二續(xù)流二極管、第一耦合電感，所述第一、第二橋式單元均設(shè)有節(jié)點(diǎn)g和節(jié)點(diǎn)h，第一橋式單元的節(jié)點(diǎn)h通過(guò)第一耦合電感與第二橋式單元的節(jié)點(diǎn)g連接，所述第二橋式單元的節(jié)點(diǎn)g通過(guò)第一續(xù)流二極管與所述第一橋式單元的節(jié)點(diǎn)g連接，所述第二橋式單元的節(jié)點(diǎn)h通過(guò)第二續(xù)流二極管與所述第一橋式單元的節(jié)點(diǎn)h連接，所述第一耦合電感的中點(diǎn)設(shè)有用于接負(fù)載的輸出端。進(jìn)一步，橋式單元包括第一、第二、第三功率開(kāi)關(guān)管、第一二極管、第一模塊電源，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)管的集電極連接第三功率開(kāi)關(guān)管的集電極，所述第二功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極連接第一二極管的負(fù)極，所述第三功率開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極分別連接第一二極管的正極、模塊電源的負(fù)極，所述節(jié)點(diǎn)g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)h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，還包括濾波電感，所述濾波電感與所述用于接負(fù)載的輸出端連接。本發(fā)明的有益效果是：相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造可至多輸出13種電平，利用該13種電平去逼近正弦波形，可有效降低thd值，提高輸出波形質(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是實(shí)施例1中帶耦合電感的多電平變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是第一橋臂的工作模態(tài)1的工作狀態(tài)圖；圖3是第一橋臂的工作模態(tài)2的工作狀態(tài)圖；圖4是第一橋臂的工作模態(tài)3的工作狀態(tài)圖；圖5是第一橋臂的工作模態(tài)4的工作狀態(tài)圖；圖6是第一橋臂的工作模態(tài)5的工作狀態(tài)圖；圖7是第一橋臂的工作模態(tài)6的工作狀態(tài)圖；圖8是第一橋臂的工作模態(tài)7的工作狀態(tài)圖；圖9是實(shí)施例1中的多電平變換器輸出的負(fù)載電壓波形圖；圖10是實(shí)施例1中的多電平變換器輸出的負(fù)載電壓經(jīng)濾波后的波形圖。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1，一種帶耦合電感的多電平變換器拓?fù)?，包?個(gè)相同的橋臂，第一橋臂a1與第二橋臂相互橋接，所述第一橋臂a1包括第一、第二橋式單元a11、a12、第一、第二續(xù)流二極管d5、d6、第一耦合電感l(wèi)2。所述第一橋式單元a11包括第一、第二、第三功率開(kāi)關(guān)管t1、t2、t3、第一二極管d1、第一模塊電源c1，第一功率開(kāi)關(guān)管t1的發(fā)射極分別連接第一模塊電源c1的正極、第二功率開(kāi)關(guān)管t2的集電極，所述第一功率開(kāi)關(guān)管t1的集電極連接第三功率開(kāi)關(guān)管t3的集電極，所述第二功率開(kāi)關(guān)管t2的發(fā)射極連接第一二極管d1的負(fù)極，所述第三功率開(kāi)關(guān)管t3的發(fā)射極分別連接第一二極管d1的正極、第一模塊電源c1的負(fù)極，在所述第一功率開(kāi)關(guān)管t1的集電極與第三功率開(kāi)關(guān)管t3的集電極之間設(shè)置節(jié)點(diǎn)g，在所述第二功率開(kāi)關(guān)管t2的發(fā)射極與第一二極管d1的負(fù)極之間設(shè)置節(jié)點(diǎn)h；所述第二橋式單元a12包括第四、第五、第六功率開(kāi)關(guān)管t4、t5、t6、第二二極管d2、第二模塊電源c2，第四功率開(kāi)關(guān)管t4的發(fā)射極分別連接第二模塊電源c2的正極、第五功率開(kāi)關(guān)管t5的集電極，所述第四功率開(kāi)關(guān)管t4的集電極連接第六功率開(kāi)關(guān)管t6的集電極，所述第五功率開(kāi)關(guān)管t5的發(fā)射極連接第二二極管d2的負(fù)極，所述第六功率開(kāi)關(guān)管t6的發(fā)射極分別連接第二二極管d2的正極、第二模塊電源c2的負(fù)極，在所述第四功率開(kāi)關(guān)管t4的集電極與第六功率開(kāi)關(guān)管t6的集電極之間設(shè)置節(jié)點(diǎn)g，在所述第五功率開(kāi)關(guān)管t5的發(fā)射極與第二二極管d2的負(fù)極之間設(shè)置節(jié)點(diǎn)h；第一橋式單元a11的節(jié)點(diǎn)h通過(guò)第一耦合電感l(wèi)2與第二橋式單元a12的節(jié)點(diǎn)g連接，第二橋式單元a12的節(jié)點(diǎn)g通過(guò)第一續(xù)流二極管d5與第一橋式單元a11的節(jié)點(diǎn)g連接，第二橋式單元a12的節(jié)點(diǎn)h通過(guò)第二續(xù)流二極管d6與第一橋式單元a11的節(jié)點(diǎn)h連接。所述第一橋臂a1可根據(jù)控制指令令自身處于7種工作模態(tài)之一，其中7種工作模態(tài)分別為：參考圖2，工作模態(tài)1：所述第三功率開(kāi)關(guān)管t3、第一模塊電源c1、第二功率開(kāi)關(guān)管t2、第一續(xù)流二極管d5導(dǎo)通，所述第一功率開(kāi)關(guān)管t1、第一二極管d1、第二續(xù)流二極管d6、第四、第五、第六功率開(kāi)關(guān)管t4、t5、t6、第二模塊電源c2、第二二極管d2截止。參考圖3，工作模態(tài)2：所述第三功率開(kāi)關(guān)管t3、第一二極管d1、第一續(xù)流二極管d5導(dǎo)通，所述第二功率開(kāi)關(guān)管t2、第一功率開(kāi)關(guān)管t1、第一模塊電源c1、第二續(xù)流二極管d6、第二模塊電源c2、第二二極管d2、第四、第五、第六功率開(kāi)關(guān)管t4、t5、t6截止。參考圖4，工作模態(tài)3：所述第二、第三、第六功率開(kāi)關(guān)管t2、t3、t6、第一模塊電源c1、第二二極管d2導(dǎo)通，所述第一、第四、第五功率開(kāi)關(guān)管t1、t4、t5、第二模塊電源c2、第一二極管d1、第一、第二續(xù)流二極管d5、d6截止。參考圖5，工作模態(tài)4：所述第一功率開(kāi)關(guān)管t1、第一二極管d1、第一續(xù)流二極管d5、第一模塊電源c1導(dǎo)通，所述第二、第三、第四、第五、第六功率開(kāi)關(guān)管t2、t3、t4、t5、t6、第二二極管d2、第二模塊電源c2、第二續(xù)流二極管d6截止。參考圖6，工作模態(tài)5：第一、第六功率開(kāi)關(guān)管t1、t6、第一、第二二極管d1、d2、第一模塊電源c1導(dǎo)通，所述第二、第三、第四、第五功率開(kāi)關(guān)管t2、t3、t4、t5、第二模塊電源c2、第一、第二續(xù)流二極管d5、d6截止。參考圖7，工作模態(tài)6：所述第六功率開(kāi)關(guān)管t6、第二二極管d2、第二續(xù)流二極管d6導(dǎo)通，所述第一、第二、第三、第四、第五功率開(kāi)關(guān)管t1、t2、t3、t4、t5、第一二極管d1、第一、第二模塊電源c1、c2、第一續(xù)流二極管d5截止。參考圖8，工作模態(tài)7：所述第五、第六功率開(kāi)關(guān)管t5、t6、第二模塊電源c2、第二續(xù)流二極管d6導(dǎo)通，所述第一、第二、第三、第四功率開(kāi)關(guān)管t1、t2、t3、t4、第一、第二二極管d1、d2、第一模塊電源c1、第一續(xù)流二極管d5截止。第二橋臂包括：6個(gè)功率開(kāi)關(guān)管、2個(gè)二極管、2個(gè)續(xù)流二極管、2模塊電源，第二耦合電感l(wèi)3，其中第二橋臂的連接方式與所述第一橋臂a1類(lèi)似，這里就不重復(fù)了。在第一耦合電感l(wèi)2的中點(diǎn)與第二耦合電感l(wèi)3的中點(diǎn)各引出節(jié)點(diǎn)，負(fù)載r1與所述節(jié)點(diǎn)串聯(lián)，作為優(yōu)化，負(fù)載r1還與濾波電感l(wèi)1串聯(lián)。對(duì)第一橋臂a1的拓?fù)溥M(jìn)行仿真，并聯(lián)電源u1，其中第一、第二模塊電源c1、c2的電壓值為100v，電源u1的電壓值為200v，a點(diǎn)上的電壓值如下表所示：表1(a)t1t2t3d1t4模態(tài)1offononoffoff模態(tài)2offoffononoff模態(tài)3offononoffoff模態(tài)4onoffoffonoff模態(tài)5onoffoffonoff模態(tài)6offoffoffoffoff模態(tài)7offoffoffoffoff表1(b)t5t6d2d5d6輸出電壓offoffoffonoff300voffoffoffonoff200voffononoffoff150voffoffoffonoff100voffononoffoff50voffononoffon0ononoffoffon-100von：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；輸出電壓：指的是a點(diǎn)上的電壓值。第二橋臂的工作模態(tài)與第一橋臂a1的工作模態(tài)類(lèi)似，這里就不重復(fù)描述了。通過(guò)將第一橋臂a1或第二橋臂分別工作在模態(tài)1、2、3、4、5、6、7其中之一，a、b點(diǎn)與負(fù)載r1串聯(lián)，得到13種可能的負(fù)載電壓，利用該13種電壓去逼近正弦波形，得到如圖9所示的電壓波形圖。作為優(yōu)化，在負(fù)載r1上串聯(lián)濾波電感l(wèi)1，從而使得負(fù)載電壓更加平滑，如圖10所示，進(jìn)一步降低thd值，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