一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法，系统包括多相逆变驱动电路；每相逆变驱动电路均包含n个直流电源输入端、一个交流输出端、一个电压窗口切换电路、一个软开关逆变驱动模块、一个控制模块、一个电感及输出端电容；工作时，控制模块用于实时测量比较交流输出端电压与各直流电源输出端电压的大小，判断交流输出端电压所处的电压窗口，输出控制信号给电压窗口切换电路；电压窗口切换电路用于将各直流电源输入端的直流输入电平分配为多个相互重叠的电压窗口；软开关逆变驱动模块用于将电压窗口切换电路输出的直流电压转换为交流电输出。本发明专利技术使得整个系统实现了极低的开关损耗，提高了能源利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法
本专利技术涉及逆变驱动电路领域，具体涉及一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法。
技术介绍
现有的多电平软开关逆变驱动系统中，软开关结构本身的开关损耗极低，但要使用单极开关器件例如MOSFET或者GaN-FET。但由于材料的局限性，此类器件的耐压和单位面积的载流能力不高，高耐压和高载流能力难以同时获得，且成本高昂，使其实际应用受到了局限。双极器件的载流能力强，耐压高，但其开关损耗无法避免，使得其能源利用效率较低。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术的目的在于提供一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种多电平软开关逆变驱动系统，包括多相相互独立且结构相同的逆变驱动电路；每相所述逆变驱动电路均包含n个直流电源输入端、一个交流输出端、一个电压窗口切换电路、一个软开关逆变驱动模块、一个控制模块、一个电感L及输出端电容，所述电压窗口切换电路的输入端对应与所述的n个直流电源输入端相连，所述电压窗口切换电路的输出端对应与所述软开关逆变驱动模块的输入端相连，所述软开关逆变驱动模块的输出端通过所述电感L连接至所述交流输出端，所述输出端电容一端与一个直流电源输入端连接，另一端与交流输出端连接；所述控制模块对应与所述电压窗口切换电路、交流输出端及n个直流电源输入端相连；控制模块、用于实时测量比较与之相对应相逆变驱动电路中交流输出端电压与各直流电源输入端电压的大小，判断交流输出端电压所处的电压窗口，并结合所需交流输出端电压变化趋势输出控制信号给电压窗口切换电路；电压窗口切换电路、用于将各直流电源输入端的直流输入电平分配为多个上下重叠且连续的电压窗口；软开关逆变驱动模块、用于将电压窗口切换电路输出的直流电压转换为交流电输出；其中，n≥4，且n为整数。在一些实施例中，每相所述逆变驱动电路所包含的n个直流电源输入端的电压以最高电平直流电源输入端和最低电平直流电源输入端间的中间点电位为电位参考点，各直流电源输入端的输入电压和每相交流输出端的输出电压为各端到此电位参考点的电压。在一些实施例中，所述电压窗口切换电路为一个含有的输入端数量与所述n个直流电源输入端数量相匹配的电压窗口切换电路；所述软开关逆变驱动模块为一个含有的输入端数量与所述电压窗口切换电路含有的输出端数量相配的软开关逆变驱动电路；所述电压窗口切换电路包含的每个输入端对应与一个所述直流电源输入端相连；所述软开关逆变驱动模块包含的每个输入端对应与所述电压窗口切换电路的一个输出端相连。在一些实施例中，所述电压窗口切换电路为含有四个输入端和两个输出端的电压窗口切换电路；所述软开关逆变驱动模块为含有一个正直流输入端+Uzk、一个负直流输入端-Uzk和一个输出端的半桥电路或浮动电容桥电路；所述电压窗口切换电路包含的四个输入端对应与四个不同电位值的直流电源输入端相连，且四个不同电位值的直流电源输入端电压由高到低依次为UinDC1、UinDC2、UinDC3和UinDC4；所述电压窗口切换电路包含的两个输出端对应与所述软开关逆变驱动模块的两个输入端相连；所述电压窗口切换电路含有四个开关器件S1、S2、S3和S4；其中两个开关器件S1、S2串联于电压分别为UinDC1和UinDC2的两个直流电源输入端之间；另外两个开关器件S3、S4串联于电压分别为UinDC3和UinDC4的两个直流电源输入端之间；半桥电路或浮动电容桥电路的正直流输入端+Uzk对应与串联在电压分别为UinDC1和UinDC2的两个直流电源输入端之间的两个开关器件S1、S2的公共端相连，负直流输入端一Uzk对应与串联在电压分别为UinDC3和UinDC4的两个直流电源输入端之间的另外两个开关器件S3、S4的公共端相连，输出端对应与所述电感L相连。在一些实施例中，所述电压窗口切换电路为含有四个输入端和三个输出端的电压窗口切换电路；所述软开关逆变驱动模块为含有一个正直流输入端+Uzk、一个负直流输入端-Uzk、一个中间直流输入端Uzkm和一个输出端的T型逆变电路；所述电压窗口切换电路包含的四个输入端对应与四个不同电位值的直流电源输入端相连，且四个不同电位值的直流电源输入端电压由高到低依次为UinDC1、UinDC2、UinDC3和UinDC4；所述电压窗口切换电路包含的三个输出端对应与所述软开关逆变驱动模块的三个输入端相连；所述电压窗口切换电路含有六个开关器件S1、S2、S3、S4、S5、S6；所述的六个开关器件S1、S2、S3、S4、S5、S6两两分别串联于电位值分别为UinDC1、UinDC2、UinDC3和UinDC4的四个直流电源输入端之间；T型逆变电路的正直流输入端+Uzk对应与串联在电压值分别为UinDC1和UinDC2的两个直流电源输入端之间的两个开关器件S1、S2的公共端相连，中间直流输入端Uzkm对应与串联在电压值分别为UinDC2和UinDC3的两个直流电源输入端之间的两个开关器件S3、S4的公共端相连，负直流输入端-Uzk对应与串联在电压值分别为UinDC3和UinDC4的两个直流电源输入端之间的两个开关器件S5、S6的公共端相连，输出端对应与所述电感L相连。在一些实施例中，所述电压窗口切换电路为含有五个输入端和两个输出端的电压窗口切换电路；所述软开关逆变驱动模块为含有一个正直流输入端+Uzk、一个负直流输入端-Uzk和一个输出端的半桥电路或浮动电容桥电路；所述电压窗口切换电路1包含的五个输入端对应与五个不同电位值的直流电源输入端相连，且五个不同电位值的直流电源输入端电压由高到低依次为UinDC1、UinDC2、UinDC3、UinDC4和UinDC5；所述电压窗口切换电路包含的两个输出端对应与所述软开关逆变驱动模块的两个输入端相连；所述电压窗口切换电路含有八个开关器件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8；其中三个开关器件S1、S2、S3串联在电压值分别为UinDC1和UinDC3的直流电源输入端之间，三个开关器件S4、S5、S6串联在电压值分别为UinDC3和UinDC5的直流电源输入端之间；且电压值为UinDC2的直流电源输入端通过一个开关器件S7与两个开关器件S1、S2的公共端相连，电压值为UinDC4的直流电源输入端通过一个开关器件S8与两个开关器件S5、S6的公共端相连；半桥电路或浮动电容桥电路的正直流输入端+Uzk对应与两个开关器件S2、S3的公共端相连，负直流输入端-Uzk对应与两个开关器件S4、S5的公共端相连，输出端对应与所述电感L相连。在一些实施例中，所用的开关器件为IGBT器件或GTO器件。在一些实施例中，包括三相相互独立且结构相同的逆变驱动电路。本专利技术另一方面提供了一种上述的多电平软开关逆变驱动系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多电平软开关逆变驱动系统，其特征在于，包括多相相互独立且结构相同的逆变驱动电路；/n每相所述逆变驱动电路均包含n个直流电源输入端、一个交流输出端、一个电压窗口切换电路(1)、一个软开关逆变驱动模块(2)、一个控制模块(3)、一个电感L及输出端电容，所述电压窗口切换电路(1)的输入端对应与所述的n个直流电源输入端相连，所述电压窗口切换电路(1)的输出端对应与所述软开关逆变驱动模块(2)的输入端相连，所述软开关逆变驱动模块(2)的输出端通过所述电感L连接至所述交流输出端，所述输出端电容一端与一个直流电源输入端连接，另一端与交流输出端连接；所述控制模块(3)对应与所述电压窗口切换电路(1)、交流输出端及n个直流电源输入端相连；/n控制模块(3)、用于实时测量比较与之相对应相逆变驱动电路中交流输出端电压与各直流电源输入端电压的大小，判断交流输出端电压所处的电压窗口，并结合所需交流输出端电压变化趋势输出控制信号给电压窗口切换电路(1)；/n电压窗口切换电路(1)、用于将各直流电源输入端的直流输入电平分配为多个上下重叠且连续的电压窗口；/n软开关逆变驱动模块(2)、用于将电压窗口切换电路(1)输出的直流电压转换为交流电输出；/n其中，n≥4，且n为整数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多电平软开关逆变驱动系统，其特征在于，包括多相相互独立且结构相同的逆变驱动电路；
每相所述逆变驱动电路均包含n个直流电源输入端、一个交流输出端、一个电压窗口切换电路(1)、一个软开关逆变驱动模块(2)、一个控制模块(3)、一个电感L及输出端电容，所述电压窗口切换电路(1)的输入端对应与所述的n个直流电源输入端相连，所述电压窗口切换电路(1)的输出端对应与所述软开关逆变驱动模块(2)的输入端相连，所述软开关逆变驱动模块(2)的输出端通过所述电感L连接至所述交流输出端，所述输出端电容一端与一个直流电源输入端连接，另一端与交流输出端连接；所述控制模块(3)对应与所述电压窗口切换电路(1)、交流输出端及n个直流电源输入端相连；
控制模块(3)、用于实时测量比较与之相对应相逆变驱动电路中交流输出端电压与各直流电源输入端电压的大小，判断交流输出端电压所处的电压窗口，并结合所需交流输出端电压变化趋势输出控制信号给电压窗口切换电路(1)；
电压窗口切换电路(1)、用于将各直流电源输入端的直流输入电平分配为多个上下重叠且连续的电压窗口；
软开关逆变驱动模块(2)、用于将电压窗口切换电路(1)输出的直流电压转换为交流电输出；
其中，n≥4，且n为整数。


2.根据权利要求1所述的多电平软开关逆变驱动系统，其特征在于，每相所述逆变驱动电路所包含的n个直流电源输入端的电压以最高电平直流电源输入端和最低电平直流电源输入端间的中间点电位为电位参考点，各直流电源输入端的输入电压和每相交流输出端的输出电压为各端到此电位参考点的电压。


3.根据权利要求2所述的多电平软开关逆变驱动系统，其特征在于，所述电压窗口切换电路(1)为一个含有的输入端数量与所述n个直流电源输入端数量相匹配的电压窗口切换电路；
所述软开关逆变驱动模块(2)为一个含有的输入端数量与所述电压窗口切换电路(1)含有的输出端数量相配的软开关逆变驱动电路；
所述电压窗口切换电路(1)包含的每个输入端对应与一个所述直流电源输入端相连；
所述软开关逆变驱动模块(2)包含的每个输入端对应与所述电压窗口切换电路(1)的一个输出端相连。


4.根据权利要求3所述的多电平软开关逆变驱动系统，其特征在于，所述电压窗口切换电路(1)为含有四个输入端和两个输出端的电压窗口切换电路；
所述软开关逆变驱动模块(2)为含有一个正直流输入端+Uzk、一个负直流输入端-Uzk和一个输出端的半桥电路或浮动电容桥电路；
所述电压窗口切换电路(1)包含的四个输入端对应与四个不同电位值的直流电源输入端相连，且四个不同电位值的直流电源输入端电压由高到低依次为UinDC1、UinDC2、UinDC3和
所述电压窗口切换电路(1)包含的两个输出端对应与所述软开关逆变驱动模块(2)的两个输入端相连；
所述电压窗口切换电路(1)含有四个开关器件(S1、S2、S3和S4)；其中两个开关器件(S1、S2)串联于电压分别为UinDC1和UinDC2的两个直流电源输入端之间；另外两个开关器件(S3、S4)串联于电压分别为UinDC3和UinDC4的两个直流电源输入端之间；
半桥电路或浮动电容桥电路的正直流输入端+Uzk对应与串联在电压分别为UinDC1和UinDC2的两个直流电源输入端之间的两个开关器件(S1、S2)的公共端相连，负直流输入端-Uzk对应与串联在电压分别为UinDC3和UinDC4的两个直流电源输入端之间的另外两个开关器件(S3、S4)的公共端相连，输出端对应与所述电感L相连。


5.根据权利要求3所述的多电平软开关逆变驱动系统，其特征在于，所述电压窗口切换电路(1)为含有四个输入端和三个输出端的电压窗口切换电路；
所述软开关逆变驱动模块(2)为含有一个正直流输入端+Uzk、一个负直流输入端-Uzk、一个中间直流输入端Uzkm和一个输出端的T型逆变电路；
所述电压窗口切换电路(1)包含的四个输入端对应与四个不同电位值的直流电源输入端相连，且四个不同电位值的直流电源输入端电压由高到低依次为UinDC1、UinDC2、UinDC3和UinDC4；
所述电压窗口切换电路(1)包含的三个输出端对应与所述软开关逆变驱动模块(2)的三个输入端相连；
所述电压窗口切换电路(1)含有六个开关器件(S1、S2、S3、S4、S5、S6)；所述的六个开关器件(S1、S2、S3、S4、S5、S6)两两分别串联于电压值分别为UinDC1、UinDC2、UinDC3和UinDC4的四个直流电源输入端之间；
T型逆变电路的正直流输入端+Uzk对应与串联在电压值分别为UinDC1和UinDC2的两个直流电源输入端之间的两个开关器件(S1、S2)的公共端相连，中间直流输入端Uzkm对应与串联在电压值分别为UinDC2和UinDC3的两个直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：周衍，
申请(专利权)人：周衍，
类型：发明
国别省市：湖北;42