专利名称：一种五电平电路拓扑结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力电子电压型多电平变换器拓扑结构，特别是一种五电平电路 拓扑结构。
背景技术：
随着工业快速发展，对电力电子功率器件的电压等级要求越来越高，但高压功率 器件目前受到技术等多方面的制约，多电平变换器是实现高压大容量产品的一个发展方 向，多电平变换器具有以下优点1.每个功率器件反受1/n-l的母线电压(η为电平数)，所以用低耐压的器件来实 现高压大功率的输出。2.电平数增加改善输出电压波形，减少输出电压波形畸变率。3.电平数增加，输出电压的dv/dt减小，有效防止对电机绝缘的损害。通用的二极管钳位式五电平拓扑单桥臂结构如
图1所示，直流侧有4个电容，每个 桥臂功率器件有8个，钳位二极管有12个。这种电路拓扑结构钳位二极管个数多，成本高， 结构设计相对复杂，不利于产品的批量生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，成本低，性能安全可靠的五电平 电路拓扑结构。一种五电平电路拓扑结构，单桥臂结构包括4个直流输入电容、10个功率开关器 件和4个箝位二极管；4个直流输入电容Cl、C2、C3和C4依次串联然后接直流输入电压；4 个箝位二极管依次正向串联后，正极与功率开关器件V7与V8之间的连接点连接，负极与功 率开关器件V2与V3之间的连接点连接；功率开关器件VI、V2、V3、V4、V6、V7、V8、V9依次 正向串联后分别接直流输入电容的两端，功率开关器件V5通过反击穿二极管的负极与功 率开关器件VI、V2的连接点连接，另一端通过反击穿二极管的正极与直流输入电容Cl、C2 的连接点连接，功率开关器件VlO通过反击穿二极管的正极与功率开关器件V8、V9的连接 点连接，另一端通过反击穿二极管的负极与直流输入电容C3、C4的连接点连接。所述的箝位二极管为快恢复二极管。所述的开关器件的发射极和集电极之间正向并接一个反击穿二极管，构成十个具 有反击穿功能的开关器件，开关器件的型号为IGBT或IGCT，反击穿二极管为开关器件自身 带有的。上述五电平电路拓扑结构的工作方法为当所述的开关器件要求输出V0 = 2V 时，开通￥1、￥2、￥3、￥4、￥10，即断开￥5、￥6、￥7、￥8、乂9 ；V0 = IV 时，开通￥2、￥3、￥4、￥5、￥10，即断开￥1、￥6、￥7、￥8、乂9 ；V0 = -2V 时，开通￥5、￥6、￥7、￥8、￥9，即断开￥1、￥2、￥3、￥4、乂10 ；
V0 = -IV 时，开通￥5、￥6、￥7、￥8、￥10，即断开￥1、￥2、￥3、￥4、乂9 ；V0 = OV 时，开通￥3、￥4、￥6、￥7、￥5、￥10，即断开￥1、￥2、￥8、乂9。五电平单桥臂电路拓扑功率器件开通关断状态如表1所示。表1五电平单桥臂电路拓扑功率器件开通关断状态表
权利要求
1.一种五电平电路单桥臂拓扑结构，其特征在于，单桥臂结构包括4个直流输入电容、 10个开关器件和4个箝位二极管；4个直流输入电容C1、C2、C3和C4依次串联然后接直流 输入电压；4个箝位二极管依次正向串联后，正极与功率开关器件V7与V8之间的连接点连 接，负极与功率开关器件V2与V3之间的连接点连接；功率开关器件￥1、￥2、￥3、￥4、￥6)7、 V8、V9依次正向串联后分别接直流输入电容的两端，功率开关器件V5通过反击穿二极管的 负极与功率开关器件VI、V2的连接点连接，另一端通过反击穿二极管的正极与直流输入电 容Cl、C2的连接点连接，功率开关器件VlO通过反击穿二极管的正极与功率开关器件V8、 V9的连接点连接，另一端通过反击穿二极管的负极与直流输入电容C3、C4的连接点连接，所述的开关器件的发射极和集电极之间正向并接一个反击穿二极管，构成十个具有反 击穿功能的开关器件。
2.—种权利要求1所述的五电平电路单桥臂拓扑结构的工作方法，其特征在于，工作 方法如下当所述的开关器件要求输出V0 = 2￥时，开通￥1、￥2、￥3、￥4、￥10，即断开￥5、￥6、￥7、￥8、乂9 ； V0 = 1￥时，开通￥2、￥3、￥4、￥5、￥10，即断开￥1、￥6、￥7、￥8、乂9 ； V0 = -2V 时，开通 ￥5、￥6、￥7、￥8、￥9，即断开￥1、￥2、￥3、￥4、乂10 ； V0 = -IV 时，开通 ￥5、￥6、￥7、￥8、￥10，即断开￥1、￥2、￥3、￥4、乂9 ； V0 = OV 时，开通 ￥3、￥4、￥6、￥7、￥5、￥10，即断开￥1、￥2、￥8、乂9。
全文摘要
一种五电平电路拓扑结构，单桥臂结构包括直流输入电容、开关器件和箝位二极管；4个直流输入电容依次串联然后接直流输入电压；4个箝位二极管依次正向串联后，正极与功率开关器件V7与V8之间的连接点连接，负极与功率开关器件V2与V3之间的连接点连接；功率开关器件V1、V2、V3、V4、V6、V7、V8、V9依次正向串联后分别接直流输入电容的两端，V5通过反击穿二极管的负极与功率开关器件V1、V2的连接点连接，另一端通过反击穿二极管的正极与直流输入电容C1、C2的连接点连接，V10通过反击穿二极管的正极与功率开关器件V8、V9的连接点连接，另一端通过反击穿二极管的负极与直流输入电容C3、C4的连接点连接。本发明结构简单，成本低，性能安全可靠。
文档编号H02M7/483GK102064728SQ201110037930
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年10月8日
发明者何洪臣, 方汉学, 李瑞来 申请人:山东新风光电子科技发展有限公司