逆变单元及逆变器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种逆变单元及逆变器。该逆变单元，包括母线电容C1、母线电容C2、三电平模块和H桥模块，母线电容C1和母线电容C2串联，且母线电容C1的正极端与直流电源的正极端连接，母线电容C2的负极端与直流电源的负极端连接，母线电容C1、母线电容C2的正极端和负极端均与三电平模块的输入端连接；H桥模块的晶体管S1的集电极、晶体管S3的发射极均与三电平模块的输出端连接；母线电容C1、母线电容C2和飞跨电容Cph两端的电压值均为Vdc/2，Vdc为直流电源两端的电压值。相应地，提供包括所述逆变单元的逆变器。本实用新型专利技术所述逆变器不需采用数量较多的箝位二极管和数量较多的独立直流电源，且控制简单。

【技术实现步骤摘要】
逆变单元及逆变器
本技术涉及电力电子
，具体涉及一种逆变单元及包括所述逆变单元的逆变器。
技术介绍
随着传统能源的日益减少，电力系统正面临巨大的变革。光伏发电、风力发电等技术因具有不消耗燃料、无噪声、无污染和可持续性发展等优势已经成为未来电力系统的发展方向。 并网逆变器作为光伏发电系统与电网接口的核心设备，对其结构与控制方法的研究在提高电力系统的发电效率、降低成本等方面具有极其重要的意义。其中，多电平逆变器因具有输出电压谐波小、电磁干扰小，能提高电源质量，减小滤波器体积和控制产生的高次谐波等诸多优势，广泛应用于高压大功率场合。但是，由于现有的二极管钳位型五电平逆变器需要采用数量较多的箝位二极管，现有的电容飞跨型五电平逆变器控制复杂，现有的H桥级联型五电平逆变器需要采用数量较多的独立直流电源(其中每个H桥模块都需要采用独立的直流电源)，因而抑制了五电平逆变器在实际生产中的推广和使用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种不需采用数量较多的箝位二极管和数量较多的独立直流电源，且控制简单的逆变单元及包括所述逆变单元的逆变器。 解决本技术技术问题所采用的技术方案是: 所述逆变单元包括母线电容C1、母线电容C2、三电平模块和H桥模块，所述H桥模块包括晶体管S1及与其反向并联的二极管D1、晶体管S2及与其反向并联的二极管D2、晶体管S3及与其反向并联的二极管D3、晶体管S4及与其反向并联的二极管D4，和飞跨电容Cph， 所述母线电容C1和母线电容C2串联，且母线电容C1的正极端与直流电源的正极端连接，母线电容C2的负极端与直流电源的负极端连接，母线电容C1、母线电容C2的正极端和负极端均与三电平模块的输入端连接； 在所述H桥模块中，所述晶体管S1的集电极和晶体管S3的发射极连接，所述晶体管S1的发射极、飞跨电容Cph的正极端和晶体管S2的发射极连接，所述晶体管S3的集电极、飞跨电容Cph的负极端和晶体管S4的集电极连接，所述晶体管S2的集电极和晶体管S4的发射极均与交流输出节点连接，且晶体管S1的集电极和晶体管S3的发射极均与三电平模块的输出端连接； 所述母线电容C1、母线电容C2和飞跨电容Cph两端的电压值均为Vde/2，且Vd。为所述直流电源两端的电压值。 本技术还提供一种逆变器，包括三相逆变单元，每相逆变单元均采用上述逆变单元。 有益效果: 本技术所述逆变器在单相和多相应用时，与现有技术相比，采用的半导体元器件较少，尤其采用的箝位二极管数量较少(甚至可以不采用)，而且只需采用一个独立的直流电源，因而极大地减小了逆变器的体积和成本，同时也降低了逆变器的损耗，提高了逆变器的效率； 本技术所述逆变器的控制方式简单、易行，利于推广和使用。 【附图说明】 图1为本技术实施例1所述逆变单元的结构示意图； 图2为本技术实施例1所述逆变单元的扩展结构示意图； 图3为本技术实施例2所述逆变单元的拓扑结构图； 图4至图13依次为图3所示逆变单元处于第一工作模态至第十工作模态的等效电路图； 其中，图4至图13的A图对应电流由逆变单元流向交流负载，图4至图13的B图对应电流由交流负载流向逆变单元； 图14为本技术实施例2所述逆变器的三相拓扑结构图； 图15为本技术实施例3所述逆变单元的拓扑结构图； 图16为本技术实施例3所述逆变器的三相拓扑结构图； 图17为本技术实施例4所述逆变单元的拓扑结构图； 图18为本技术实施例4所述逆变器的三相拓扑结构图。 【具体实施方式】 为使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细描述。 实施例1: 如图1所示，本实施例提供一种逆变单元，其包括母线电容C1、母线电容C2、三电平模块和H桥模块。 其中，所述H桥模块包括晶体管S1及与其反向并联的二极管D1、晶体管S2及与其反向并联的二极管D2、晶体管S3及与其反向并联的二极管D3、晶体管S4及与其反向并联的二极管D4，和飞跨电容Cph; 所述母线电容C1和母线电容C2串联，且母线电容C1的正极端与直流电源E的正极端连接，母线电容C2的负极端与直流电源E的负极端连接，母线电容C1、母线电容C2的正极端和负极端均与三电平模块的输入端(即图1中的“in”)连接； 在所述H桥模块中，所述晶体管S1的集电极和晶体管S3的发射极连接，所述晶体管S1的发射极、飞跨电容Cph的正极端和晶体管S2的发射极连接，所述晶体管S3的集电极、飞跨电容Cph的负极端和晶体管S4的集电极连接，所述晶体管S2的集电极和晶体管S4的发射极均与交流输出节点A连接，或者说，晶体管S2的集电极和晶体管S4的发射极的连接节点即为交流输出节点A，且晶体管S1的集电极和晶体管S3的发射极均与三电平模块的输出端(即图1中的“out”)连接; 所述母线电容C1、母线电容C2和飞跨电容Cph两端的电压值均为\J2,且Vd。为直流电源E两端的电压值。 本实施例中，所述三电平模块可采用现有的能输出三种电压值的电路模块，其结构和连接关系均属于本领域的公知常识，不再赘述。 优选地，本实施例中所采用的晶体管均为绝缘栅双极型晶体管。 本实施例中所采用的每个晶体管及与其反向并联的二极管可只采用一组(如图1所示)。优选地，本实施例中所采用的每个晶体管及与其反向并联的二极管也可采用至少两组，且该至少两组晶体管及与其反向并联的二极管采用串联和/或并联的连接方式，当该至少两组晶体管及与其反向并联的二极管依次串联时，可使所述逆变单元实现更高的电压输出，进而能够应用于中、高压领域。这里，至少两组晶体管及与其反向并联的二极管串联和/或并联指的是，该至少两组晶体管及与其反向并联的二极管依次串联，或者该至少两组晶体管及与其反向并联的二极管之间均并联，或者某些组晶体管及与其反向并联的二极管并联后再与其余组晶体管及与其反向并联的二极管串联。 本实施例中所采用的母线电容C1、母线电容C2、飞跨电容Cph可分别只采用一个电容(如图1所示)。优选地，本实施例中所采用的母线电容C1、母线电容C2、飞跨电容Cph也可分别由至少两个子电容串联和/或并联组成，以满足实际工程应用。这里，至少两个子电容串联和/或并联指的是，该至少两个子电容依次串联，或者该至少两个子电容之间均并联，或者某些子电容并联后再与其余子电容串联。例如，母线电容C1包括四个子电容，分别为子电容C11至子电容C14，可使该四个子电容依次串联，或者使该四个子电容并联，或者使子电容C11和子电容C12并联，子电容C13和子电容C14并联，且并联后的子电容C11和子电容C12再与并联后的子电容C13和子电容C14串联，或者使子电容Cn、子电容C12和子电容C13并联后再与子电容C14串联，等等。 本实施例还提供一种逆变单元的控制方法，该控制方法为:对上述逆变单元中的各个半导体元器件进行导通或关断控制，以使所述逆变单元的输出电压值分别为Vd。、Vdc/2,0,-Vdc/2和_Vd。，所述逆变单元的输出电压值为所述交流输出节点与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变单元，其特征在于，包括母线电容C1、母线电容C2、三电平模块和H桥模块，所述H桥模块包括晶体管S1及与其反向并联的二极管D1、晶体管S2及与其反向并联的二极管D2、晶体管S3及与其反向并联的二极管D3、晶体管S4及与其反向并联的二极管D4，和飞跨电容Cph，所述母线电容C1和母线电容C2串联，且母线电容C1的正极端与直流电源的正极端连接，母线电容C2的负极端与直流电源的负极端连接，母线电容C1、母线电容C2的正极端和负极端均与三电平模块的输入端连接；在所述H桥模块中，所述晶体管S1的集电极和晶体管S3的发射极连接，所述晶体管S1的发射极、飞跨电容Cph的正极端和晶体管S2的发射极连接，所述晶体管S3的集电极、飞跨电容Cph的负极端和晶体管S4的集电极连接，所述晶体管S2的集电极和晶体管S4的发射极均与交流输出节点连接，且晶体管S1的集电极和晶体管S3的发射极均与三电平模块的输出端连接；所述母线电容C1、母线电容C2和飞跨电容Cph两端的电压值均为Vdc/2，且Vdc为所述直流电源两端的电压值。

【技术特征摘要】
1.一种逆变单元，其特征在于，包括母线电容1、母线电容4、三电平模块和0桥模块，所述II桥模块包括晶体管\及与其反向并联的二极管1、晶体管32及与其反向并联的二极管02、晶体管33及与其反向并联的二极管03、晶体管34及与其反向并联的二极管04，和飞跨电各匕!!， 所述母线电容I和母线电容4串联，且母线电容I的正极端与直流电源的正极端连接，母线电容&的负极端与直流电源的负极端连接，母线电容1、母线电容&的正极端和负极端均与三电平模块的输入端连接； 在所述II桥模块中，所述晶体管\的集电极和晶体管33的发射极连接，所述晶体管\的发射极、飞跨电容的正极端和晶体管32的发射极连接，所述晶体管33的集电极、飞跨电容的负极端和晶体管34的集电极连接，所述晶体管32的集电极和晶体管34的发射极均与交流输出节点连接，且晶体管\的集电极和晶体管33的发射极均与三电平模块的输出端连接； 所述母线电容仏、母线电容I和飞跨电容两端的电压值均为1/2，且为所述直流电源两端的电压值。2.根据权利要求1所述的逆变单元，其特征在于， 所述三电平模块包括晶体管35及与其反向并联的二极管05、晶体管36及与其反向并联的二极管06、晶体管57及与其反向并联的二极管07，和晶体管58及与其反向并联的二极管08， 所述晶体管36的集电极分别与母线电容I的负极端和母线电容4的正极端连接，所述晶体管36的发射极与晶体管57的发射极连接，所述晶体管35的集电极与母线电容I的正极端连接，所述晶体管58的发射极与母线电容4的负极端连接，所述晶体管35的发射极、晶体管57的集电极和晶体管58的集电极均与!I桥模块的晶体管\的集电极、晶体管33的发射极连接。3.根据权利要求1所述的逆变单元，其特征在于， 所述三电平模块包括晶体管35及与其反向并联的二极管05、晶体管38及与其反向并联的二极管08，和双向功率开关管3吣 所述双向功率开关管、的一端分别与母线电容I的负极端和母线电容4的正极端连接，所述晶体管35的集电极与母线电容I的正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪伟，张磊，张新涛，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，特变电工西安电气科技有限公司，
类型：新型
国别省市：新疆;65