本發明提供一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器及其控制方法，涉及多電平逆變器領域。該基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器包括直流供電電源Vdc、直流穩壓電容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)和負載RL。本發明充分結合了Si基器件的大容量、低成本和寬禁帶器件的低損耗、高頻率的優勢，能顯著提高效率，而且大大降低成本和提高寬禁帶器件應用功率等級，實現了性能與成本的折中優化。

技術領域

本發明涉及多電平逆變器技術領域，具體為一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器及其控制方法。

背景技術

大功率多電平逆變器近年來在實際工業生產中得到越來越廣泛的應用。多電平逆變器由于結構復雜，采用元器件較多，因此在設計和實驗中，實現各個工作狀態下運行參數的同步監測和分析較為困難。

傳統使用的飛跨電容多電平逆變器多基于Si基器件或GaN基功率器件，這兩種逆變器組件數量較多，其中傳統Si基功率器件的飛跨電容多電平電路效率很低，而傳統GaN基功率器件的飛跨電容多電平電路的成本較高，而且寬禁帶器件應用功率等級低，所以需要設計一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器及其控制方法。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器及其控制方法，解決了目前傳統Si基功率器件的飛跨電容多電平電路效率低，而傳統GaN基功率器件的飛跨電容多電平電路的成本較高同時寬禁帶器件應用功率等級低的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種基于GaN和Si器件混合的飛跨電容多電平逆變器，該逆變器包括直流供電電源Vdc、直流穩壓電容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)和負載RL；

所述直流供電電源Vdc的正極、直流穩壓電容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的負極、直流穩壓電容Cdc的負極、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；

所述負載RL的一端、第(2n-3)氮化鎵基器件SH(2n-3)的一端和第(2n-2)氮化鎵基器件SH(2n-2)的一端連接；所述負載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。