本发明专利技术提出的一种三相多电平逆变器，旨在解决三相多电平逆变器成本高、开关管频率高及电压应力大的问题。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：每相多电平桥臂由三组开关管组成，每组开关管由两个开关工作状态相反的开关管串联而成，当其中一个开关管导通/截止时，另一个开关管则截止/导通。组开关管的串联结点分别与第三组开关管上下两个端点相联，而、所组成的两组开关管的四个端点分别与三个串联电容四个联接端点相联，三个相同的多电平桥臂均通过各自前端两个串联开关管之间的结点作为输出端，形成a、b、c三相输出的三桥臂四种工作模式的三相多电平逆变器拓扑结构。本发明专利技术不需要箝位二极管及飞跨电容，开关管所承受电压应力低，控制简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三相多电平电压型逆变器，属于电力电子变换
技术介绍
以三电平为代表的电压型逆变器现已得到广泛的研究，并在交流传动、无功补偿 和谐波消除波等应用领域得到成功地应用。由于半导体开关器件自身功率及耐压等多方面 的限制，这些逆变器往往被局限于中等功率的应用场合中，因此，以混合拓扑结构等为特点 的多电平逆变器结构被提出，并成为研究的热点。多电平逆变器因具有较低的共模电压及 开关管电压应力、更低的dv/dt比率以及输出电压和电流畸变等优点，在电能质量控制、再 生能源发电、交流电机调速等各领域得到广泛关注与应用。 目前的多电平逆变器主要有三类：二极管箝位型、飞跨电容型和H桥级联型。二极 管箝位型结构简单，但需要箝位二极管；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，而且直流侧中点的电位很难控制；而H桥级联式多电平逆变拓扑结构 的每一相都采用多个低压小功率的逆变单元，将它们串联以得到高压输出，每个逆变单元 都相互独立，且采用独立的低压直流电源供电，因此开关器件上的电压应力很小，模块化 程度高，易于扩展和控制，可靠性好，除需要一定数量的隔离直流电源外，无需考虑箝位问 题和电压平衡问题，但H桥级联型多电平逆变器需要大量的隔离直流电源，而这些电源一 般通过移相变压器降压不可控整流滤波获得，负载时存在直流母线电压波动问题及线电压 相邻"电平层"交叠现象。随着电平数的增加，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究多电平逆变器的原因。 以混合拓扑结构等为代表的多电平逆变器，其基本思想是把多个功率器件按一定的拓扑结 构连接，成为可以提供多种电平输出的电路，然后使用适当的控制逻辑将几个电平台阶合 成阶梯波以输出逼近正弦波的交流电压。
技术实现思路
为了解决现有多电平逆变器存在的结构和控制复杂、成本高等问题，本专利技术提供 一种控制简单，不需要箝位二极管及飞跨电容，开关管承受电压应力低，能够降低逆变器成 本的三相多电平逆变器。 本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到，一种三相多电平逆变器，包括由多 个开关管电连接组成的三相多电平桥臂，以及顺次串联在首端工作状态P接点和末端工作 状态N接点之间的串联分压电容，其中，串联分压电容Q、C 2、C3与输入直流电源V d。形成并 联回路，其特征在于：每相多电平桥臂都由Skl、S'kl、S k2、S'k2、Sk3、S'k3(k = a，b，c)三组开 关管组成，每组开关管由^、5\& = &，13，(3;」=1，2,3)两个开关工作状态相反的开关管 串联而成，当其中一个开关管导通/截止时，另一个开关管则截止/导通。S k2、S' ,2和S k3、 S' k3 (k = a，b，c)两组开关管的串联结点分别与第三组开关管Skl、S' kl (k = a，b，c)的上下 两个端点相联，而Sk2、S' ,2和S k3、S' k3(k = a，b，c)所组成的两组开关管的四个端点分别与 三个串联电容四个联接端P、〇i、〇2、N点相联，三个相同的多电平桥臂均通过各自前端两个 串联开关管Skl、S' kl (k = a，b，c)之间的结点作为输出端，形成a、b、c三相输出的三桥臂四 种工作模式的三相多电平逆变器拓扑结构。 本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果： 本专利技术与相同电平数的传统二极管箝位式及飞跨电容式逆变器拓扑结构相比较， 在使用相同开关管数量的情况下，通过专门设计的特殊拓扑结构，利用开关管的不同工作 状态实现了常规多电平拓扑结构中的箝位作用，故所采用的拓扑结构不需要箝位二极管或 飞跨电容，且开关管所承受电压应力低，控制简单。 本专利技术由于没有箝位二极管或飞跨电容，减少了器件的使用，达到简化逆变器拓 扑结构的目的，降低了逆变器成本，同时还降低了部分开关器件的电压应力，通过简化的调 制策略可实现多电平的输出。 本专利技术适用于中高压、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。【附图说明】 下面结合附图对本专利技术进一步说明。 图1是本专利技术所述的新型三相多电平逆变器的拓扑结构示意图。 图2是图1单桥臂各种工作模式的实施例电路原理示意图。 图3为本专利技术三相多电平逆变器在各工作状态下的等效电路实施例示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对技术方案的实施进行详细阐述： 参阅图1。在以下描述的实施例中，三相多电平逆变器，包括由18只开关管组成的 三相多电平桥臂，以及顺次串联在首端工作状态P接点和末端工作状态N接点之间的串联 分压电容C 1、C2、C3。其中，分压电容C1、分压电容C2，分压电容Cj_次串联，与输入直流电源 Vd。形成的并联回路和三个多电平桥臂。每相多电平桥臂都由S kl、S' kl、Sk2、S' k2、Sk3、S' k3 (k =&，13，(：）三组开关管组成，每组开关管由^、5'1^& = &，13，(3;」=1，2,3)两个开关工作状 态相反的开关管串联而成，当其中一个开关管导通/截止时，另一个开关管则截止/导通。 Sk2、S' ,2和S k3、S' k3 (k = a，b，c)两组开关管的串联结点分别与第三组开关管Skl、S' kl (k = a，b，c)的上下两个端点相联，而Sk2、S' ,2和S k3、S' k3(k = a，b，c)所组成的两组开关管的四 个端点分别与三个串联电容四个联接端P、〇i、〇2、N点相联，三个相同的多电平桥臂均通过 各自前端两个串联开关管S kl、S' kl (k = a，b，c)之间的结点作为输出端，形成a、b、c三相输 出。三个多电平桥臂由 18 个 IGBT 开关管 Sal、S' al、Sa2、S' a2、Sa3、S' 心和 S bl、S' bl、Sb2、S' b2、 Sb3、S' S cl、S。' ^ Sc2、S'。2、Sc3、S'。3构成，其中，开关管 S al、S' al，Sa2、S' 32及 S a3、S' a3组成 A 相桥臂，开关管 Sbl、S' bl、Sb2、S' 旧及 S b3、S' b3组成 B 相桥臂，S cl、S。' p Sc2、S'。2及 S。3、S' c3 组成C相桥臂，从而构成三相多电平逆变器拓扑结构。C1XpC3分压电容从两两相邻接点分 得三相多电平逆变器的V&/3的电压。18个开关管组成9组开关管，S al、S' al为第1组开关 管，Sa2、S' a2为第2组开关管，S a3、S' a3为第3组开关管，S bl、S' bl为第4组开关管，S b2、S' b2 为第5组开关管，Sb3、S' b3为第6组开关管，S ^ S' ^为第7组开关管，S。2、S'。2为第8组开 关管，Sm S'。3为第9组开关管。同一时刻每组开关管中只能有一个开关管导通。 在三相多电平逆变器拓扑结构中，开关管Sal的集电极连接Sa2发射极以及S' 32集 电极；开关管Sbl的集电极连接S b2发射极以及S'，2集电极；开关管S ^的集电极连接S。2发 射极以及S'。2集电极；开关管Sal发射极连接开关管S' 31集电极；开关管Sbl发射极连接开关 管S' [^集电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相多电平逆变器，包括由多个开关管电连接组成的三相多电平桥臂，以及顺次串联在首端工作状态P接点和末端工作状态N接点之间的串联分压电容，其中，串联分压电容C1、C2、C3与输入直流电源Vdc形成并联回路，特征在于：每相多电平桥臂都由Sk1、S'k1、Sk2、S'k2、Sk3、S'k3(k＝a,b,c)三组开关管组成，每组开关管由Skj、S'kj(k＝a,b,c；j＝1,2,3)两个开关工作状态相反的开关管串联而成，当其中一个开关管导通/截止时，另一个开关管则截止/导通。Sk2、S'k2和Sk3、S'k3(k＝a,b,c)两组开关管的串联结点分别与第三组开关管Sk1、S'k1(k＝a,b,c)的上下两个端点相联，而Sk2、S'k2和Sk3、S'k3(k＝a,b,c)所组成的两组开关管的四个端点分别与三个串联电容四个联接端P、O1、O2、N点相联，三个相同的多电平桥臂均通过各自前端两个串联开关管Sk1、S'k1(k＝a,b,c)之间的结点作为输出端，形成a、b、c三相输出的三桥臂四种工作模式的三相多电平逆变器拓扑结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨菊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。