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[發(fā)明專利]一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器及其控制方法在審

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 202011350562.0 申請日: 2020-11-26
公開(公告)號(hào): CN112511028A 公開(公告)日: 2021-03-16
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 王俊;屈坤;張超;陳偉彬 申請(專利權(quán))人: 湖南大學(xué)
主分類號(hào): H02M7/483 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/5387
代理公司: 北京精金石知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470 代理人: 肖樂愈秋
地址: 410028 湖*** 國省代碼: 湖南;43
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 gan si 器件 混合 飛跨 電容 電平 逆變器 及其 控制 方法
【權(quán)利要求書】:

1.一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器,其特征在于:該逆變器包括直流供電電源Vdc、直流穩(wěn)壓電容Cdc、第一飛跨電容Cf1、第二飛跨電容Cf2、……、第(n-2)飛跨電容Cf(n-2)、第一硅基器件SL1、第二硅基器件SL2、第一氮化鎵基器件SH1、第二氮化鎵基器件SH2、第三氮化鎵基器件SH3、第四氮化鎵基器件SH4、……、第(2n-3)氮化鎵基器件SH(2n-3)、第(2n-2)氮化鎵基器件SH(2n-2)和負(fù)載RL;

所述直流供電電源Vdc的正極、直流穩(wěn)壓電容Cdc的正極、第一硅基器件SL1的一端和第一氮化鎵基器件SH1的一端連接;所述直流供電電源Vdc的負(fù)極、直流穩(wěn)壓電容Cdc的負(fù)極、第二硅基器件SL2的一端和第二氮化鎵基器件SH2的一端連接;

所述第一飛跨電容Cf1的正極、第一氮化鎵基器件SH1的另一端和第三氮化鎵基器件SH3的一端連接;所述第一飛跨電容Cf1的負(fù)極、第二氮化鎵基器件SH2的另一端和第四氮化鎵基器件SH4的一端連接;

所述第二飛跨電容Cf2的正極、第三氮化鎵基器件SH3的另一端和第五氮化鎵基器件SH5的一端連接;所述第二飛跨電容Cf2的負(fù)極、第四氮化鎵基器件SH4的另一端和第六氮化鎵基器件SH6的一端連接;

……

所述第(n-2)飛跨電容Cf(n-2)的正極、第(2n-5)氮化鎵基器件SH(2n-5)的另一端和第(2n-3)氮化鎵基器件SH(2n-3)的一端連接;所述第(n-2)飛跨電容Cf(n-2)的負(fù)極、第(2n-4)氮化鎵基器件SH(2n-4)的另一端和第(2n-2)氮化鎵基器件SH(2n-2)的一端連接;

所述負(fù)載RL的一端、第(2n-3)氮化鎵基器件SH(2n-3)的另一端和第(2n-2)氮化鎵基器件SH(2n-2)的另一端連接;所述負(fù)載RL的另一端、第一硅基器件SL1的另一端和第二硅基器件SL2的另一端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器,其特征在于:所述第(2n-3)氮化鎵基器件SH(2n-3)、第(2n-2)氮化鎵基器件SH(2n-2)、第(n-2)飛跨電容Cf(n-2)等中的n代表半橋模塊數(shù)量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器,其特征在于:所述第一硅基器件SL1和所述第二硅基器件SL2組成工頻半橋M1;所述第一氮化鎵基器件SH1和所述第二氮化鎵基器件SH2組成高頻半橋M2;所述第三氮化鎵基器件SH3和所述第四氮化鎵基器件SH4組成高頻半橋M3;……;所述第(2n-3)氮化鎵基器件SH(2n-3)和所述第(2n-2)氮化鎵基器件SH(2n-2)組成高頻半橋Mn。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器,其特征在于:所述第一硅基器件SL1和第二硅基器件SL2包括但不限于Si MOSFET(硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、Si IGBT(硅基絕緣柵雙極型晶體管)反并聯(lián)二極管,工作頻率為50Hz。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器,其特征在于:所述第一氮化鎵基器件SH1、第二氮化鎵基器件SH2、第三氮化鎵基器件SH3、第四氮化鎵基器件SH4、……、第(2n-3)氮化鎵基器件SH(2n-3)和第(2n-2)氮化鎵基器件SH(2n-2)包括但不限于GaN HEMT(氮化鎵高電子遷移率晶體管),工作頻率為10kHz~1MHz。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器,其特征在于:所述工頻半橋M1為低頻支路;所述高頻半橋M2、高頻半橋M3、……、高頻半橋Mn和第一飛跨電容Cf1、第二飛跨電容Cf2、……、第(n-2)飛跨電容Cf(n-2)構(gòu)成高頻支路。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器,其特征在于:當(dāng)Si橋臂輸出電壓為0V時(shí),輸出負(fù)載電壓為GaN橋臂輸出電壓;當(dāng)Si橋臂輸出電壓為+Vdc時(shí),輸出負(fù)載電壓為GaN橋臂輸出電壓向下平移Vdc。

8.一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器控制方法,其特征在于:具體包括以下內(nèi)容:

1)單位工頻正弦波產(chǎn)生Si橋臂開關(guān)信號(hào)(101),當(dāng)正弦值大于等于0時(shí),輸出“1”信號(hào);當(dāng)正弦值小于0時(shí),輸出“0”信號(hào);

2)GaN橋臂占空比信號(hào)(102)可由如下的關(guān)系得出:

其中,m表示調(diào)制比,Ap表示三角載波幅值;

3)GaN橋臂占空比信號(hào)分別與(n-1)組相位相差2π/(n-1)的三角載波比較得到(n-1)組GaN橋臂開關(guān)信號(hào)(103)。

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1、專利原文基于中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

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3、專利數(shù)據(jù)每周兩次同步更新,支持Adobe PDF格式;

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