一种T型多电平逆变电路制造技术

本发明专利技术公开了一种T型多电平逆变电路，包括两个T型三电平电路、两个开关管、两对反串联开关管以及LC滤波电路；两个T型三电平电路输入电源异极性端经过两个开关管连接，两对反串联开关管将T型三电平电路输入电源同极性端相连，LC滤波电路接在两个T型三电平电路逆变桥臂中心节点上，两个T型三电平电路输入电源电压之比为5。本发明专利技术用更少的开关管产生更多的电平，大幅减少了功率开关管个数，进一步降低了多电平逆变器成本、提高逆变器效率，同时降低了开关频率。

A T multilevel inverter circuit

The invention discloses a circuit of T type multilevel inverter, including two T type three level circuit, two switches, two switches on the antiseries and LC filter circuit; power supply of two T type three level circuit input polarity end through two switches connected to two antiseries switch the T type three level circuit input power supply polarity connected LC filter circuit connected to the two T three level inverter bridge arm of the central node, the circuit input voltage of two T type three level is 5. The invention uses more switching tubes to generate more level, greatly reduces the number of power switching tubes, further reduces the cost of the multilevel inverter, improves the efficiency of the inverter, and reduces the switching frequency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种T型多电平逆变电路，属于电力电子逆变器

技术介绍
逆变器是工业化社会中必不可少的电力变换单元，而多电平逆变器一直以来更是极为重要的电力电子装置，得到了深入的研究和广泛的应用。多电平逆变器具有输出低谐波含量、高输出电平数量、器件的低电压或电流应力、高效率、模块化、兼容性好等许多优点，使得它在光伏发电、风力发电、有源滤波、电动汽车等领域得到了广泛应用，在中高压功率逆变场合更是比两电平逆变器具有显著优势。但是多电平逆变器也有一些不可避免的缺点，为了产生更多多电平，需要用到较多的功率开关器件，这也导致了多电平逆变器成本的增加，这也成为制约多电平逆变器发展的主要因素；所以几年来各位学者提出了各种多电平逆变电路拓扑，希望用更少的开关管个数，产生更多的电平。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种T型多电平逆变电路，利用两个T型三电平电路单元电平的优化组合出多电平，实现逆变器多电平输出。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种T型多电平逆变电路，包括多电平模块、负载，其中，多电平模块包括第一至第二T型三电平电路、第三至第四开关管、第三至第四对反串联开关管；第一T型三电平电路包括第一输入电源、第一至第二开关管、第一对反串联开关管，第一输入电源由两个等值电压源顺序串联而成，第一开关管的源极接第二开关管的漏极组成第一逆变桥臂，第一开关管的漏极、第二开关管的源极分别接第一输入电源的正、负极，第一对反串联开关管连接第一输入电源中心节点和第一逆变桥臂中心节点；第二T型三电平电路包括第二输入电源、第五至第六开关管、第二对反串联开关管，第二输入电源由两个等值电压源顺序串联而成，第五开关管的漏极接第六开关管的源极组成第二逆变桥臂，第六开关管的漏极、第五开关管的源极分别接第二输入电源的正、负极，第二对反串联开关管连接第二输入电源中心节点和第二逆变桥臂中心节点；第二输入电源中单个电压源电压值为第一输入电源中单个电压源电压值的5倍；第三开关管的漏极接第一输入电源的正极，第三开关管的源极接第二输入电源的负极；第四开关管的源极接第一输入电源的负极，第四开关管的漏极接第二输入电源的正极；第三对反串联开关管的两端分别接第一输入电源的正极、第二输入电源的正极，第四对反串联开关管的两端分别接第一输入电源的负极、第二输入电源的负极；第一逆变桥臂中心节点和第二逆变桥臂中心节点之间连接负载。作为本专利技术的一种优选方案，该逆变电路还包括LC滤波电路，LC滤波电路连接在第一逆变桥臂中心节点和第二逆变桥臂中心节点之间。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一至第六开关管均采用MOS管或IGBT管，且每个开关管的漏极和源极之间反并联二极管或者每个开关管的漏极和源极之间为寄生的二极管。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一至第四对反串联开关管均为共漏极串联或共源极串联。一种T型多电平逆变电路，包括至少两个如上所述多电平模块、LC滤波电路、负载，负载与LC滤波电路的电容并联，相邻两个多电平模块之间通过前一个多电平模块第二逆变桥臂中心节点与后一个多电平模块第一桥臂中心节点进行连接，第一个多电平模块第一逆变桥臂中心节点与最后一个多电平模块第二逆变桥臂中心节点之间连接LC滤波电路。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术与传统的级联全桥型多电平逆变电路(CHB)相比，产生相同的N个电平，CHB所需的开关管个数为2(N-1)，而本专利技术新型T型多电平逆变电路所需的开关管个数为7(N-1)/12，只有前者开关管总数的约四分之一，节省了功率开关管数量；且CHB需要的输入直流母线电平为(N-1)/2个，而本专利技术只需要(N-1)/4，为前者的一半，故而大大节省了输入电源的制作成本。2、本专利技术与传统多电平逆变电路相比，单位开关管个数下产生更多电平，即用更少的开关管产生了更多的电平，方便利用多电平组成阶梯波形模拟交流输出，输出谐波含量大大降低，减小输出滤波器体积甚至可以省去滤波器，极大程度减少多电平逆变器制造成本和材料浪费，此外随着输出电平数目的增加，开关管的开关频率也随之降低，减小开关损耗，提高逆变器效率。本专利技术尤其适用于光伏发电并网这样易于获得若干个电源电平成倍数关系的场合。附图说明图1是本专利技术T型多电平逆变电路的原理图。图2是本专利技术T型多电平逆变电路级联组成的模块化多电平电路图。图3是传统级联全桥多电平逆变电路(CHB)拓扑图。图4是本专利技术T型多电平逆变电路其中某些开关管导通的电路模态图，其中，(a)表示节点AB输出电平为1Vdc，(b)表示节点AB输出电平为2Vdc。图5是本专利技术T型多电平逆变电路控制方法示意图。图6是本专利技术T型多电平逆变电路逆变桥臂中点AB输出波形图。图7是本专利技术T型多电平逆变电路的滤波电路输出波形图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本专利技术的一种T型多电平逆变电路如图1所示，包括：T型三电平电路1、开关管2、T型三电平电路3、成对反串联开关管4、滤波电路5。T型三电平电路中输入电源由两个等值顺序串联电压源组成，即一个电压源的负极连接另一个电压源的正极；用两个开关管组成的逆变桥臂连接在输入电源电极两端，成对反串联开关管连接输入电源中心节点和逆变桥臂中心结点，组成两个基本T型三电平电路1和3，而且3的每个输入电源电压值必须是1的5倍。两个输入电源电极的同极性端通过成对反串联开关管4连接，其异极性端通过开关管2连接，2中开关管均是漏极接输入电源正极，源极接输入电源负极，T型三电平电路1和3的开关管逆变桥臂中心节点A和B连接输出滤波电路5，通过控制特定组合的开关管导通和关断，结点A、B组合输出多达25电平，滤波电路5对AB结点输出的多电平阶梯波滤波后输出。T型三电平电路1和3的输入电源均由两个等值电压源顺序串联组成，即一个电压源的正极连接另一个电压源的负极，用两个开关管串联组成的逆变桥臂连接在输入电源的两端，即一个开关管的漏极连接另一个开关管的源极，组成逆变桥臂，此逆变桥臂的漏极一端接输入电源正极，源极一端接输入电源负极；成对反串联开关管连接输入电源中心节点和逆变桥臂中点节点，组成基本T型三电平电路，此外1和3的输入电源也可以用两等值电容串联接入电压源两端构成三电平电路实现，原来连接输入电源中心节点和逆变桥臂中点节点的成对反串联开关管此时连接电容中心节点和逆变桥臂中点节点，其他部分保持不变。T型三电平电路1和3的逆变桥臂中心A和B连接输出LC滤波电路5，或者直接以A和B两节点连接负载作为逆变输出。开关管采用MOS管、IGBT或者其他功率开关器件，开关管的漏极和源极之间反并联二极管或者为寄生的二极管。所有成对反串联开关管可以是共漏极串联也可以是共源极串联，即两个开关管的漏极连接在一起或者源极连接在一起。成对反串联开关管中两个开关管通断控制端即门极连接在一起，用同一路控制信号控制其导通和关断；也可以用逆阻型IGBT成对反并联代替成对反串联的开关管。多电平产生示例如下：图1中成对反串联开关管每一组可以用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种T型多电平逆变电路，其特征在于，包括多电平模块、负载，其中，多电平模块包括第一至第二T型三电平电路、第三至第四开关管、第三至第四对反串联开关管；第一T型三电平电路包括第一输入电源、第一至第二开关管、第一对反串联开关管，第一输入电源由两个等值电压源顺序串联而成，第一开关管的源极接第二开关管的漏极组成第一逆变桥臂，第一开关管的漏极、第二开关管的源极分别接第一输入电源的正、负极，第一对反串联开关管连接第一输入电源中心节点和第一逆变桥臂中心节点；第二T型三电平电路包括第二输入电源、第五至第六开关管、第二对反串联开关管，第二输入电源由两个等值电压源顺序串联而成，第五开关管的漏极接第六开关管的源极组成第二逆变桥臂，第六开关管的漏极、第五开关管的源极分别接第二输入电源的正、负极，第二对反串联开关管连接第二输入电源中心节点和第二逆变桥臂中心节点；第二输入电源中单个电压源电压值为第一输入电源中单个电压源电压值的5倍；第三开关管的漏极接第一输入电源的正极，第三开关管的源极接第二输入电源的负极；第四开关管的源极接第一输入电源的负极，第四开关管的漏极接第二输入电源的正极；第三对反串联开关管的两端分别接第一输入电源的正极、第二输入电源的正极，第四对反串联开关管的两端分别接第一输入电源的负极、第二输入电源的负极；第一逆变桥臂中心节点和第二逆变桥臂中心节点之间连接负载。...

【技术特征摘要】
1.一种T型多电平逆变电路，其特征在于，包括多电平模块、负载，其中，多电平模块包括第一至第二T型三电平电路、第三至第四开关管、第三至第四对反串联开关管；第一T型三电平电路包括第一输入电源、第一至第二开关管、第一对反串联开关管，第一输入电源由两个等值电压源顺序串联而成，第一开关管的源极接第二开关管的漏极组成第一逆变桥臂，第一开关管的漏极、第二开关管的源极分别接第一输入电源的正、负极，第一对反串联开关管连接第一输入电源中心节点和第一逆变桥臂中心节点；第二T型三电平电路包括第二输入电源、第五至第六开关管、第二对反串联开关管，第二输入电源由两个等值电压源顺序串联而成，第五开关管的漏极接第六开关管的源极组成第二逆变桥臂，第六开关管的漏极、第五开关管的源极分别接第二输入电源的正、负极，第二对反串联开关管连接第二输入电源中心节点和第二逆变桥臂中心节点；第二输入电源中单个电压源电压值为第一输入电源中单个电压源电压值的5倍；第三开关管的漏极接第一输入电源的正极，第三开关管的源极接第二输入电源的负极；第四开关管的源极接第一输入电源的负极，第四开关管的漏极接第二输入电源的正极；第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：温海涛，马运东，孙明波，陈肖逸，朱爱云，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32