一种多电平变换器电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及整流逆变领域，更具体地说，涉及一种多电平变换器电路。
【背景技术】
[0002] 多电平变换器电路（例如整流电路或者逆变电路）广泛应用于通信电源、光伏变 换器、不间断电源（Uninterrupt Power Supply，UPS)等产品中。其除了进行交流和直流 的电压转换外，同时还要实现输入的功率因数校正或输出的总谐波失真（Total Harmonic Distortion，THD)的控制，满足各种标准对输入输出特性的要求。为了同时实现提高效率 和功率密度这个目标，在多电平变换器电路中开始采用交错并联结构。
[0003] 然而，交错并联结构的缺点在于需要采样各交错单元的电感或者开关管电流，进 行电流的单独控制，同时需要增加均流控制器消除各单元间的环流，因此采样的成本高，电 流控制器结构复杂。而且交错并联的单元数量多的时候（如大于两个并联单元）均流控制 的复杂度增加很多，对控制芯片的功能要求比较大，成本高。
[0004] 因此，需要一种采样电流数量少、采样成本低且复杂度小的多电平变换器电路。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的多电平变换器电路采样电流 数量多，需要对各个采样电流进行单独控制的缺陷，提供一种采样电流数量少、采样成本低 且复杂度小的多电平变换器电路。
[0006] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多电平变换器电路， 包括：第一信号模块、第二信号模块、用于将从所述第一信号模块接收到的第一信号变换成 第二信号并将所述第二信号输出到所述第二信号模块或将从所述第二信号模块接收到的 第二信号变换成第一信号并将所述第一信号输出到所述第一信号模块的第一混合多态开 关模块和第二混合多态开关模块，所述第一混合多态开关模块和所述第二混合多态开关模 块连接到所述第一信号模块和所述第二信号模块之间。
[0007] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一混合多态开关模块和所述第 二混合多态开关模块包括混合三态开关模块、混合四态开关模块和混合五态开关模块。
[0008] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一混合多态开关模块包括第一 变压器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一双向开关和第二双向开关，所述第 一变压器的第一绕组的第一端子和所述第一变压器的第二绕组的第一端子连接所述第一 信号模块的第一端、所述第一变压器的第一绕组的第二端子连接所述第一开关的第一端和 所述第二开关的第二端，所述第一变压器的第二绕组的第二端子连接第三开关的第一端和 所述第四开关的第二端，所述第一开关的第二端、所述第三开关的第二端连接所述第二信 号模块的第一端，所述第二开关的第一端、所述第四开关的第一端连接所述第二信号模块 的第二端，所述第一双向开关的第一端连接所述第一开关的第一端，所述第一双向开关的 第二端连接所述第二信号模块的第三端，所述第二双向开关的第一端连接所述第三开关的 第一端，所述第二双向开关的第二端连接所述第二信号模块的第三端。
[0009] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第二混合多态开关模块包括第二 变压器、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第三双向开关和第四双向开关，所述第 二变压器的第一绕组的第一端子和所述第二变压器的第二绕组的第一端子连接所述第一 信号模块的第二端、所述第二变压器的第一绕组的第二端子连接所述第五开关的第一端和 所述第六开关的第二端，所述第二变压器的第二绕组的第二端子连接第七开关的第一端和 所述第八开关的第二端，所述第五开关的第二端、所述第七开关的第二端连接所述第二信 号模块的第一端，所述第六开关的第一端、所述第八开关的第一端连接所述第二信号模块 的第二端，所述第三双向开关的第一端连接所述第五开关的第一端，所述第三双向开关的 第二端连接所述第二信号模块的第三端，所述第四双向开关的第一端连接所述第七开关的 第一端，所述第四双向开关的第二端连接所述第二信号模块的第三端。
[0010] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一信号模块包括电压源，所述 电压源的第一端连接所述第一信号模块的第一端，所述电压源的第二端连接所述第一信号 模块的第二端，所述第二信号模块包括第一电压源器件和第二电压源器件，所述第一电压 源器件和所述第二电压源器件串联到所述第二信号模块的第一端和第二端之间，所述第一 电压源器件和所述第二电压源器件的连接点接地。
[0011] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一信号模块还包括第一整流/ 逆变电感和/或第二整流/逆变电感，所述第一整流/逆变电感连接到所述电压源的第一 端和所述第一信号模块的第一端之间，所述第二整流/逆变电感连接到所述电压源的第二 端和所述第一信号模块的第二端之间。
[0012] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一信号模块还包括第一 EMI滤 波器，所述第一 EMI滤波器的输入端连接所述电压源、输出端连接所述第一整流/逆变电感 和/或所述第二整流/逆变电感。
[0013] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一信号模块包括滤波电容和负 载，所述滤波电容的第一端连接到所述第一信号模块的第一端，所述滤波电容的第二端连 接到所述第一信号模块的第二端，所述负载连接到所述滤波电容的两端；所述第二信号模 块包括第三电压源器件和第四电压源器件，所述第一电压源器件和所述第二电压源器件串 联后连接到所述第二信号模块的第一端和第二端之间且所述第三电压源器件和所述第四 电压源器件的连接点接地。
[0014] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一信号模块包括第一滤波电感 和/或第二滤波电感，所述第一滤波电感连接到所述滤波电容的第一端和所述第一信号模 块的第一端之间，所述第二滤波电感连接到所述滤波电容的第二端和所述第一信号模块的 第二端之间。
[0015] 在本实用新型所述的多电平变换器电路中，所述第一信号模块还包括第二EMI滤 波器，所述第二EMI滤波器连接到所述滤波电容和所述负载之间。
[0016] 实施本实用新型的多电平变换器电路，因为采用了混合多态开关模块，因此可以 减少电流采样的个数，降低采样成本和采样复杂度。更进一步地，混合多态采样开关模块中 使用了变压器，因此可以实现电流的自动均流控制，因此不需要对电流进行单独控制和均 流控制，降低控制复杂度。
【附图说明】
[0017] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0018] 图1是本实用新型的多电平变换器电路的原理框图；
[0019] 图2是本实用新型的多电平变换器电路的第一实施例的电路原理图；
[0020] 图3A示出了图2所示的多电平变换器电路的双向开关S1-S4在占空比D>0. 5时 的调制信号和驱动信号示意图；
[0021] 图3B示出了图2所示的多电平变换器电路的双向开关S1-S4在占空比D〈0. 5时 的调制信号和驱动信号示意图；
[0022] 图3C示出了图2所示的多电平变换器电路的双向开关S1-S4在占空比D = 0.5 时的调制信号和驱动信号示意图；
[0023] 图4A是图3A所示的双向开关S1-S4的第一状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0024] 图4B是图3A所示的双向开关S1-S4的第二状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0025] 图4C是图3A所示的双向开关S1-S4的第三状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0026] 图4D是图3A所示的双向开关S1-S4的第四状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0027] 图4E是图3A所示的双向开关S1-S4的第五状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0028] 图4F是图3A所示的双向开关S1-S4的第六状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0029] 图4G是图3A所示的双向开关S1-S4的第七状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0030] 图4H是图3A所示的双向开关S1-S4的第八状态的多电平变换器电路的电流流向 图；
[0031] 图5A是图4A所示的电流流向图的等效电路图；
[0032] 图5B是图4B所示的电流流向图的等效电路图；
[0033] 图5C是图4C所示的电流流向图的等效电路图；
[0034] 图是图4D所示的电流流向图的等效电路图；
[0035] 图5E是图4E所示的电流流向图的等效电路图；
[0036] 图5F是图4F所示的电流流向图的等效电路图；
[0037] 图5G是图4G所示的电流流向图的等效电路图；
[0038] 图5H是图4H所示的电流流向图的等效电路图；
[0039] 图6是本实用新型的多电平变换器电路的第二实施例的电路原理图；
[0040] 图7是本实用新型的多电平变换器电路的第三实施例的电路原理图；
[0041] 图8是本实用新型的多电平变换器电路的第四实施例的电路原理图；
[0042] 图9是本实用新型的多电平变换器电路的第五实施例的电路原理图；
[0043] 图10是本实用新型的多电平变换器电路的第六实施例的电路原理图；
[0044] 图11是本实用新型的多电平变换器电路的第七实施例的电路原理图；
[0045] 图12是本实用新型的多电平变换器电路的第八实施例的电路原理图；
[0046] 图13是本实用新型的多电平变换器电路的第九实施例的电路原理图；
[0047] 图14是本实用新型的多电平变换器电路的第十实施例的电路原理图；
[0048] 图15是本实用新型的多电平变换器电路的第^^一实施例的电路原理图；
[0049] 图16是本实用新型的多电平变换器电路的第十二实施例的电路原理图；
[0050] 图17是本实用新型的多电平变换器电路的第十三实施例的电路原理图；
[0051] 图18是本实用新型的多电平变换器电路的第十四实施例的电路原理图；
[0052] 图19A是本实用新型的多电平变换器电路的双向开关的第一实施例的电路图；
[0053] 图19B是本实用新型的多电平变换器电路的双向开关的第二实施例的电路图；
[0054] 图19C是本实用新型的多电平变换器电路的双向开关的第三实施例的电路图；
[0055] 图19D是本实用新型的多电平变换器电路的双向开关的第四实施例的电路图；
[0056] 图19E是本实用新型的多电平变换器电路的双向开关的