新型模块化多电平串并联变流器



新型模块化多电平串并联变流器

提出一种新型模块化多电平串并联变流器（Modular MultilevelParallelConverter，M2PC），解决了船舶、汽车和飞机中变频直驱燃气轮机系统在高转速条件下平稳输出电力的关键问题。与传统的模块化多电平变流器相比，从基本频率到兆赫级频率，新型M2PC都能高效地工作。该新型M2PC模块能够将整体额定功率分为与现在较小电流和电压相当的数个模块，这些分割功率后的小功率模块可以顺利通过低压电解电容器和场效应晶体管。因此，新型M2PC技术通过添加或删除功率模块实现了高功率密度和可扩展性，否则相同的子模块在应用中则需要改变峰值电压和额定功率。

为满足模块化多电平变流器技术的可扩展性，针对转换功率、输出电压和高频率，这种新型M2PC技术采用的模块串联连接技术使每个模块都是一个可控电压源。每个模块由一个低压电容器和多个低压开关组成，这些低压开关可以串联电容器也可以使电容器断开，即输出电压可以分割成若干小块。电压分割使组件无需承受高电压，可为电容器提供所需输出电流。新型M2PC技术也可使每个子模块间的电容动态地串联和并联，以产生所需的输出电压和电流。子模块的重组可以在每个子模块中异步完成，有效的开关频率是子个体开关频率的总和。

设计的M2PC模型见图1。该模型由一个单模块子系统组成，其目标功率峰值为720kW，标称电压为50V，每个开关的载流容量为1800A。为满足这些高电流器件的冷却需求，子模块使用18mF的电解电容器。10个场效应管并联使每个开关产生一个有效的漏源电阻0.19mΩ，子模块的等效电阻电容量达到0.35mΩ。

刊名：Electrical Systems for Aircraft，Railway，Ship Propulsion and Road Vehicles（ESARS）（英）

刊期：2015年第9期

作者：Jan Ronsmans et al

编译：于立娇