三电平逆变电路单元、三电平HERIC电路及固态变压器的制作方法

本发明涉及电力电子，尤其是一种三电平逆变电路单元、三电平heric电路及固态变压器。

背景技术：

1、很多场景下需要逆变器具有辅助支路，例如，heric逆变器是在全桥逆变器的基础上增加了辅助旁路，其可以看作是针对传统全桥逆变器在无变压器光伏并网应用中的两大痛点——效率瓶颈和漏电流问题而进行深度优化的改进型拓扑；在续流阶段，通过将主桥臂短路，让电流通过导通电阻极低的专用通路回流，而不是流入损耗大的体二极管，从而将续流损耗减半，这样的两电平逆变器的辅助支路是较为常见的，但是对于三电平逆变器而言，若三电平的沿用两电平的，辅助支路的开关器件需承受较大的电压应力，容易导致器件规格不统一或者无可用规格的器件，若采用器件串联结构进行分压，由于开关器件寄生电容参数差异大，极易导致器件电压应力分布不均，从而受到损坏。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种稳定性好、便于器件选型且能够提升电流指标的三电平逆变电路单元、三电平heric电路及固态变压器。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种三电平逆变电路单元，包括：

3、第一直流端口、第二直流端口、第一交流端口和第二交流端口；

4、第一三电平逆变桥臂和第二三电平逆变桥臂，所述第一三电平逆变桥臂的直流侧、所述第二三电平逆变桥臂的直流侧均连接于所述第一直流端口和所述第二直流端口，所述第一三电平逆变桥臂的逆变中点连接于所述第一交流端口，所述第二三电平逆变桥臂的逆变中点连接于所述第二交流端口；

5、正母线电容和负母线电容，串联连接于所述第一直流端口和所述第二直流端口之间；

6、辅助支路，包括第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元的一端与第二开关单元的一端串联连接，所述第一开关单元与所述第二开关单元的串联中点连接于所述正母线电容与所述负母线电容的串联中点；所述第一开关单元的另一端分别连接于所述第一交流端口、所述第一三电平逆变桥臂的逆变中点，所述第二开关单元的另一端分别连接于所述第二交流端口、所述第二三电平逆变桥臂的逆变中点。

7、可选地，在本发明的一个实施例中，所述第一三电平逆变桥臂/所述第二三电平逆变桥臂采用inpc三电平逆变器结构、tnpc三电平逆变器结构或飞跨电容三电平逆变器结构。

8、可选地，在本发明的一个实施例中，所述第一开关单元包括背靠背串联连接的第一开关元件和第二开关元件，所述第二开关单元包括背靠背串联连接的第三开关元件和第四开关元件；所述第二开关元件连接于所述第三开关元件，且所述第二开关元件与所述第三开关元件的串联中点连接于所述正母线电容与所述负母线电容的串联中点；所述第一开关元件分别连接于所述第一交流端口、所述第一三电平逆变桥臂的逆变中点，所述第四开关元件分别连接于所述第二交流端口、所述第二三电平逆变桥臂的逆变中点。

9、可选地，在本发明的一个实施例中，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件均采用规格相同的mosfet或igbt。

10、可选地，在本发明的一个实施例中，还包括继电器，所述继电器并联于所述第一交流端口与所述第二交流端口之间。

11、第二方面，本发明实施例提供了一种三电平heric电路，包括：

12、如第一方面所述的三电平逆变电路单元；

13、第一pfc电感和第二pfc电感，其中，所述第一pfc电感的一端、所述第二pfc电感的一端均用于接入电网，所述第一pfc电感的另一端通过所述第一交流端口分别连接于所述第一开关单元、所述第一三电平逆变桥臂的逆变中点，所述第二pfc电感的另一端通过所述第二交流端口分别连接于所述第二开关单元、所述第二三电平逆变桥臂的逆变中点。

14、第三方面，本发明实施例提供了一种sst功率模块单元，包括：

15、如第一方面所述的三电平逆变电路单元；

16、隔离型谐振腔；

17、输出侧整流电路，其中，所述输出侧整流电路的输出端用于连接直流电源正极与直流电源负极；

18、三电平dcdc电路，所述三电平dcdc电路的输入端分别连接于所述第一直流端口、所述第二直流端口以及所述正母线电容与所述负母线电容的串联中点，所述三电平dcdc电路的输出端通过所述隔离型谐振腔连接于所述输出侧整流电路。

19、可选地，在本发明的一个实施例中，所述三电平dcdc电路采用i型三电平电路、t型三电平电路或四开关三电平电路。

20、第四方面，本发明实施例提供了一种固态变压器，包括：

21、多个如第三方面所述的sst功率模块单元；

22、其中，各个所述sst功率模块单元的交流侧串联连接、直流侧并联连接。

23、本发明提出的三电平逆变电路单元、三电平heric电路及固态变压器，三电平逆变电路单元中所配置的三电平逆变桥臂的逆变中点用于输出三个电平，相比于两电平逆变器的逆变中点输出两个电平，输出电平数量增加，减少了交流波动，降低交流侧的电流纹波，能够提升电流指标，尤其是，辅助支路的开关器件不仅并联在两个三电平逆变桥臂的逆变中点之间，还将辅助支路的开关器件的串联中点连接到母线电容对应的母线中点，从而将最大电压钳位在半母线，解决了辅助支路器件串联均压不一致的问题，稳定性更好，便于开关器件选型，更适用于高压场景。

1.一种三电平逆变电路单元，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的三电平逆变电路单元，其特征在于，所述第一三电平逆变桥臂/所述第二三电平逆变桥臂采用inpc三电平逆变器结构、tnpc三电平逆变器结构或飞跨电容三电平逆变器结构。

3.根据权利要求1所述的三电平逆变电路单元，其特征在于，所述第一开关单元包括背靠背串联连接的第一开关元件和第二开关元件，所述第二开关单元包括背靠背串联连接的第三开关元件和第四开关元件；所述第二开关元件连接于所述第三开关元件，且所述第二开关元件与所述第三开关元件的串联中点连接于所述正母线电容与所述负母线电容的串联中点；所述第一开关元件分别连接于所述第一交流端口、所述第一三电平逆变桥臂的逆变中点，所述第四开关元件分别连接于所述第二交流端口、所述第二三电平逆变桥臂的逆变中点。

4.根据权利要求3所述的三电平逆变电路单元，其特征在于，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件均采用规格相同的mosfet或igbt。

5.根据权利要求3或4所述的三电平逆变电路单元，其特征在于，还包括继电器，所述继电器并联于所述第一交流端口与所述第二交流端口之间。

6.一种三电平heric电路，其特征在于，包括：

7.一种sst功率模块单元，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的sst功率模块单元，其特征在于，所述三电平dcdc电路采用i型三电平电路、t型三电平电路或四开关三电平电路。

9.一种固态变压器，其特征在于，包括：