The invention mainly relates to a multi-level inverter topology structure, including the upper arm and lower arm connected in series between the first and second input terminals of receiving DC input voltage, the first and second control switches connected in series between the first and second input terminals, and the first intermediate node at the interconnection between the upper arm and the lower arm and the interconnection between the first and second control switches. The second intermediate node outputs alternating current. In the topology structure with inverters, it provides the inverters and corresponding inverters which can realize multi-level conversion to AC.
【技术实现步骤摘要】
多电平逆变器拓扑结构
本专利技术主要涉及到逆变器
，确切的说，是在涉及到能够输出工频交流电的多电平逆变器拓扑结构和对应的逆变方案。
技术介绍
电力电子技术自二十世纪五十年代诞生以来经过近半个世纪的飞速发展，至今已被广泛应用于需要电能变换的各个领域，而随着近些年来化工能源的枯竭和对环境的污染变得愈来愈严重，光伏发电领域的能源变换也越来越多的采用到逆变系统。在低压小功率的用电领域，电力电子技术己渐趋成熟，高功率密度、高效率和高性能变成主流，而在高压大功率的工业和输配电技术正成为当今电力电子技术的研究重点。业界总是希望电力电子装置能够处理越来越高的电压等级和容量等级。例如电力系统中的高压直流输电，以静止同步补偿器和有源电力滤波器等为代表的柔性交流输电技术，和以高压变频为代表的大电机驱动和大功率电源装置等；再者，为了满足输出电压谐波含量的要求，又希望这些大功率电力电子装置能工作在高开关频率下，并且尽量减少电磁干扰问题。电力电子器件是电力电子装置的核心，在过去的几十年里，电力电子器件经历了晶闸管、可关断晶闸管、双极型大功率晶体管和场效应控制器件几个阶段。近些年来，各种...
【技术保护点】
1.一种多电平逆变器拓扑结构，其特征在于，包括：串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的上臂和下臂；串联连接在第一和第二输入端之间的第一和第二控制开关；其中：在桥臂的上臂和下臂间互连处的第一中间节点与第一和第二控制开关间互连处的第二中间节点之间输出交流电。
【技术特征摘要】
1.一种多电平逆变器拓扑结构，其特征在于，包括：串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的上臂和下臂；串联连接在第一和第二输入端之间的第一和第二控制开关；其中：在桥臂的上臂和下臂间互连处的第一中间节点与第一和第二控制开关间互连处的第二中间节点之间输出交流电。2.根据权利要求1所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：所述桥臂包括串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的视为上臂的第一组开关和视为下臂的第二组开关；以及所述第一组开关中任意相邻的一对开关间的互连节点与所述第二组开关中相对应的一对相邻开关间的互连节点之间设置有一个或者多个电容。3.根据权利要求1所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：所述桥臂包括串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的视为上臂的第一组开关和视为下臂的第一组二极管；以及所述第一组开关中任意相邻的一对开关间的互连节点与所述第一组二极管中相对应的一对相邻二极管间的互连节点之间设置有一个或者多个电容。4.根据权利要求1所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：所述桥臂包括串联连接在接收直流输入电压的第一和第二输入端之间的视为上臂的第二组二极管和视为下臂的第二组开关；以及所述第二组二极管中任意相邻的一对二极管间的互连节点与所述第二组开关中相对应的一对相邻开关间的互连节点之间设置有一个或者多个电容。5.根据权利要求1所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：所述桥臂在具有第一频率的控制信号的驱动下产生多电平输出电压；以及所述第一和第二控制开关在具有第二频率的控制信号的驱动下切换所述多电平输出电压的电压参考基准；其中所述第二频率低于所述第一频率。6.根据权利要求5所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：在所述交流电的每个周期的第一个半周期，由所述第一和第二控制开关将所述桥臂产生的所述多电平输出电压切换到以第二输入端的第一电位作为电压参考基准，藉此由一系列的所述多电平输出电压合成按正弦波规律变化的第一个半周期的波形；以及在所述交流电的每个周期的第二个半周期，由所述第一和第二控制开关将所述桥臂产生的所述多电平输出电压切换到以第一输入端的第二电位作为电压参考基准，藉此由一系列的所述多电平输出电压合成按正弦波规律变化的第二个半周期的波形；所述交流电的任意一个完整周期包括所述的第一个和第二个半周期。7.根据权利要求6所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：所述第一个半周期的波形相对于第一电位呈现为正向脉动变化，所述第二个半周期的波形相对于第二电位呈现为负向脉动变化；以及所述交流电的任意一个完整周期包括视为正的半个周期的所述第一个半周期和视为负的半个周期的所述第二个半周期。8.根据权利要求6所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：所述第一个半周期的波形相对于第一电位带有负向脉动变化的部分和带有正向脉动变化的部分，所述第二个半周期的波形相对于第二电位带有正向脉动变化的部分和带有负向脉动变化的部分；以及所述交流电的任意一个完整周期包括自负向脉动电压过渡到正向脉动电压的所述第一个半周期和包括自正向脉动电压过渡到负向脉动电压的所述第二个半周期。9.根据权利要求6所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：在交流电正弦波的第一个半周期的期间，第一控制开关被关断而第二控制开关被接通则所述第二中间节点切换至连接到所述桥臂接收直流输入电压的第二输入端；以及在交流电正弦波的第二个半周期的期间，第一控制开关被接通而第二控制开关被关断则所述第二中间节点切换至连接到所述桥臂接收直流输入电压的第一输入端。10.根据权利要求1所述的多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：所述桥臂产生的多电平输出电压的电压参考基准设置为以所述交流电的正弦波的半个周期为电位跳变的跳变时间节点，在每一个正弦波的完整周期的第一个和第二个半周期中的每一个结束时刻该电压参考基准的电位跳变一次；并且电压参考基准的跳变幅度等于所述桥臂的直流输入电压的电压值。11.一种基于权利要求1所述的多电平逆变器拓扑结构产生交流电的方法，其特征在于，该方法包括：在交流电正弦波的第一个半周期的期间，关断第一控制开关而接通第二控制开关使所述第二中间节点切换至连接到所述桥臂接收直流输入电压的第二输入端，藉此所述桥臂的输出电压以第二输入端的第一电位作为电压参考基准产生一系列所述多电平输出电压，并合成按正弦波规律变化的第一个半周期的波形；以及在交流电正弦波的第二个半周期的期间，接通第一控制开关而关断第二控制开关使所述第二中间节点切换至连接到所述桥臂接收直流输入电压的第一输入端，藉此所述桥臂的输出电压以第一输入端的第二电位作为电压参考基准产生一系列所述多电平输出电压，并合成按正弦波规律变化的第二个半周期的波形；所述交流电的任意一个完整周期包括所述的第一个和第二个半周期。12.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永，高波，胡晓磊，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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