本发明专利技术涉及一种三电平三相四线制电压源型逆变器，具体为不对称三相四线制逆变器，包括输入直流电源、分压电容、三个不对称三电平桥臂和负载组成。三电平不对称桥臂每相均由四个开关构成，本发明专利技术提供的不对称三相四线制逆变器，简化逆变器拓扑结构，减少器件的使用，降低了开关器件的电压应力，降低逆变器成本，避免了负载中性点电位漂移的问题，通过简化的调制策略实现三电平的输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三电平三相四线制电压源型逆变器，具体为不对称三相四线制逆 变器。
技术介绍
两电平的电压型逆变器现已得到广泛的研宄，并成功地用于消除谐波和补偿无 功。由于半导体器件功率等的限制，这些逆变器被局限于中等功率的应用中，为此，混合拓 扑结构以及多电平逆变器结构被提出并成为热点。多电平逆变器（multilevelinverters， MLI)因具有更低的共模电压、更低的开关电压应力、更低的dv=dt比率以及在输出电压和 电流中有更低的畸变等其众多的优点，受到并网发电、交流电机调速领域的广泛关注与应 用。 目前最为广泛研宄的多电平拓扑结构包括二极管钳位型、飞跨电容型和级联H桥 型。二极管钳位型结构简单，但需要钳位二极管，增加了经济成本；飞跨电容型逆变器需要 跨接电容，电平数越多，需要的飞跨电容越多，直流侧中点电位难以控制；级联H桥型每个 模块都需要一个独立直流电源，成本高，开关器件承受电压应力高。随着电平数增加，上述 三种逆变器拓扑结构所需成本与控制复杂度大幅度增加。于是简化逆变器拓扑结构，提高 装置性能成为研宄多电平逆变器的原因。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种成本低、结构简单、控制容易的三相四线制逆 变器。具体技术方案为： 不对称三相四线制逆变器，包括输入直流电源Vd。，分压电容C1、分压电容C2、三个 不对称三电平桥臂和RLC负载； 分压电容C1、分压电容C2与直流电源Vd。串联，分压电容C1、分压电容C2各分得 直流电源Vd。一半的电压，分压电容C1、分压电容C2之间直流侧中点为0点，从0点引出中 线； 不对称三电平桥臂分别由IGBT开关Sal、S'al、Sa2、S'a2和开关Sbl、S'M、Sb2、 S' b2及开关Sel、S' ^S&S'。2构成； 开关Sal的集电极连接开关Sa2发射极和开关S'a2集电极，开关Sal发射极连接开 关S' 31集电极；开关Sbl的集电极连接开关Sb2发射极和开关S'b2集电极，开关Sbl发射 极连接开关s' ^集电极；开关sel的集电极连接开关se2发射极和开关S' 。2集电极；开关 射极连接开关S'。:集电极； 开关Sal和开关S' 31中间引出a相输出电压，开关Sbl和开关S'bl*间引出b相 输出电压，开关Sd和开关S' ^中间引出c相输出电压；a相输出电压、b相输出电压、c相 输出电压、直流侧中点0点分别与RLC负载连接；RLC负载为三相星形负载，每相采用电阻R 与电容C并联后与电感L串联； 开关sa2、开关Sb2、开关Se2的集电极分别与直流电源Vd。正极P端相连，开关s' al、 开关s'bl、开关S'的发射极分别与直流电源Vd。负极N端连接； 开关s'a2、开关S'b2和开关S' 。2的发射极与分别与直流侧中点为0点连接。 当开关sal导通时，开关s'al关断；当开关sa2导通时，开关s'a2关断；当开关sbl导通时， 开关S'bl关断；当开关sb2导通时，开关s'b2关断；当开关su导通时，开关S'd关断； 当开关se2导通时，开关s' 。2关断。 与传统二极管钳位式逆变器比较，本专利技术提供的不对称三相四线制逆变器不需要 钳位二极管，开关管所承受电压应力低，控制简单；与传统飞跨电容式逆变器比较，不需要 飞跨电容，直流中点电位更加容易控制；与普通四桥臂逆变器比较，不对称三相四线制逆变 器从直流侧中点引出中线，有益于降低工业化成本。该不对称三相四线制逆变器适用于中 高压、大功率应用场合，在新能源并网发电领域具有广阔应用前景。 本专利技术提供的不对称三相四线制逆变器，简化逆变器拓扑结构，减少器件的使用， 降低了开关器件的电压应力，降低逆变器成本，避免了负载中性点电位漂移的问题，通过简 化的调制策略实现三电平的输出。【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图； 图2为本专利技术的拓扑结构单桥臂工作模式之一； 图3为本专利技术的拓扑结构单桥臂工作模式之二； 图4为本专利技术的拓扑结构单桥臂工作模式之三；图5为本专利技术的拓扑结构单桥臂工作模式之四； 图6为本专利技术的在各开关状态下的等效电路之一； 图7为本专利技术的在各开关状态下的等效电路之二； 图8为本专利技术的在各开关状态下的等效电路之三。【具体实施方式】 结合【附图说明】本专利技术的【具体实施方式】。 如图1所示，不对称三相四线制逆变器，包括输入直流电源Vd。，分压电容C1、分压 电容C2、三个不对称三电平桥臂和RLC负载； 分压电容C1、分压电容C2与直流电源Vd。串联，分压电容C1、分压电容C2各分得 直流电源Vd。一半的电压，分压电容C1、分压电容C2之间直流侧中点为0点，从0点引出中 线； 不对称三电平桥臂分别由IGBT开关Sal、S'al、Sa2、S'a2和开关Sbl、S'M、Sb2、 S' b2及开关Sel、S' ^S&S'。2构成； 开关Sal的集电极连接开关Sa2发射极和开关S'a2集电极，开关Sal发射极连接开 关S' 31集电极；开关Sbl的集电极连接开关Sb2发射极和开关S'b2集电极，开关Sbl发射 极连接开关S' ^集电极；开关Sel的集电极连接开关Se2发射极和开关S' 。2集电极；开关 射极连接开关S'。:集电极； 开关Sal和开关S'31中间引出a相输出电压，开关Sbl和开关S'bl*间引出b相 输出电压，开关Sd和开关S' ^中间引出c相输出电压；a相输出电压、b相输出电压、c相 输出电压、直流侧中点0点分别与RLC负载连接；RLC负载为三相星形负载，每相采用电阻R 与电容C并联后与电感L串联； 开关Sa2、开关Sb2、开关Se2的集电极分别与直流电源Vd。正极P端相连，开关S' al、 开关S'bl、开关S'的发射极分别与直流电源Vd。负极N端连接； 开关S'a2、开关S'b2和开关S' 。2的发射极与分别与直流侧中点为0点连接。 每个不对称三电平桥臂由两对开关构成，即Skl，S'kJPSk2,S'k2(k=a，b，c， n)。开关SkJPS'k2所承受的反向压降为直流侧电压的一半，而开关SkJPS' kl所承受 反向压降等于直流侧电压。通过两对开关的不同组合，每个桥臂有4种工作模式，可以输出 3种不同的电平，即：2/Vdc;、0、-2/Vd。。当直流侧电容电压相等时，输出的三个电平也可以表 示为v^CK-v。。以a相为例，4个不同的工作模式如图2、图3、图4和图5所示。 当开关Sal、Sa2导通时，桥臂工作于模式1，此时va=v。;当开关Sal、S' 32导通时， 桥臂工作于模式2,此时va= 0 ;当开关S'al导通时，桥臂工作于模式3,此时va= -v。，此 时，开关S'a2导通，可使开关Sal、Sa2共同承受直流侧电压；当开关S'al、Sa2导通时，桥臂 工作于模式4,此时va= -v。，由于开关Sal独自承受直流侧的电压，因此，舍去该工作模式。 将桥臂工作模式1、工作模式2及工作模式3分别对应开关状态P、0和N，则可得到各桥臂 的开关状态参见表1 : 表1各桥臂的开关状态 根据桥臂a、b、c的不同组合，逆变器每相桥臂有3种不同的有效工作状态，以a相 为例，分别对应于图6、图7和图8所示，交流侧相电压Vgn则可以得到三个不同的本文档来自技高网...
【技术保护点】
不对称三相四线制逆变器，其特征在于：包括输入直流电源Vdc，分压电容C1、分压电容C2、三个不对称三电平桥臂和RLC负载；分压电容C1、分压电容C2与直流电源Vdc串联，分压电容C1、分压电容C2各分得直流电源Vdc一半的电压，分压电容C1、分压电容C2之间直流侧中点为O点，从O点引出中线；不对称三电平桥臂分别由IGBT开关Sa1、S′a1、Sa2、S′a2和开关Sb1、S′b1、Sb2、S′b2及开关Sc1、S′c1、Sc2、S′c2构成；开关Sa1的集电极连接开关Sa2发射极和开关S′a2集电极，开关Sa1发射极连接开关S′a1集电极；开关Sb1的集电极连接开关Sb2发射极和开关S′b2集电极，开关Sb1发射极连接开关S′b1集电极；开关Sc1的集电极连接开关Sc2发射极和开关S′c2集电极；开关Sc1发射极连接开关S′c1集电极；开关Sa1和开关S′a1中间引出a相输出电压，开关Sb1和开关S′b1中间引出b相输出电压，开关Sc1和开关S′c1中间引出c相输出电压；a相输出电压、b相输出电压、c相输出电压、直流侧中点O点分别与RLC负载连接；RLC负载为三相星形负载，每相采用电阻R与电容C并联后与电感L串联；开关Sa2、开关Sb2、开关Sc2的集电极分别与直流电源Vdc正极P端相连，开关S′a1、开关S′b1、开关S′c1的发射极分别与直流电源Vdc负极N端连接；开关S′a2、开关S′b2和开关S′c2的发射极与分别与直流侧中点为O点连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邱晓初，张朝瑞，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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