一种十五电平逆变器及十五电平静止无功发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种十五电平逆变器及十五电平静止无功发生器，涉及电能质量控制领域。本发明专利技术为了解决现有十五电平逆变器电路结构复杂，使用开关管数量多的问题。本发明专利技术A相电路的第一桥臂包括依次连接的第一开关管组件、第二开关管组件和双向开关组件，第二桥臂包括依次连接的第二开关管、第四开关管和第七开关管，第三桥臂包括依次连接的第八开关管和第十开关管，第四桥臂包括依次连接的第九开关管和第十一开关管。本发明专利技术减少了开关管和电容的数量，降低了系统成本和体积。降低了系统成本和体积。降低了系统成本和体积。

【技术实现步骤摘要】
一种十五电平逆变器及十五电平静止无功发生器


[0001]本专利技术涉及电能质量控制领域，特别是涉及一种十五电平逆变器及十五电平静止无功发 生器。

技术介绍

[0002]大功率电子设备的广泛应用势必会产生大量的无功和谐波，为了改善电网的供电质量， 需要利用无功补偿装置提供这部分无功和谐波。无功补偿装置的核心是由功率开管器件构成 的电力电子变换器，由于功率器件IGBT的功率、耐压和频率受限，常规两电平变换器很难 应用在高压、大功率场合，而多电平功率拓扑，装置输出电压波形好、谐波成分小、易于拓 展等优点，因此多电平拓扑结构正在被逐渐广泛应用在高压、大功率电力电子装置中。但是， 随着变换器电平数的继续增多，传统多电平结构都将面临着元件数量增加、结构愈发复杂的 问题，由此带来的便是成本剧增、系统可靠性降低，因此对于多电平变换器结构的研究还有 着很大的发展空间。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种十五电平逆变器及十五电平静止无功发生器，具 有开关器件少、开关损耗低、电压应力小、电磁干扰低、系统容量大等优点，可以有效降低 系统的体积和成本，并且输出电压波形正弦度好，因此输出电压的谐波含量少。
[0004]一种十五电平逆变器，包括电路结构相同的A相电路、B相电路和C相电路，所述A相 电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，第一桥臂包括依次连接的第一开关管 组件、第二开关管组件和双向开关组件，第二桥臂包括依次连接的第二开关管、第四开关管 和第七开关管，第三桥臂包括依次连接的第八开关管和第十开关管，第四桥臂包括依次连接 的第九开关管和第十一开关管，第二开关管两端并接在第一开关管组件两端，第四开关管两 端并接在第三开关管组件两端，第七开关管并接在双向开关组件两端。
[0005]进一步的，所述第一开关管组件包括依次连接的第一电容和第一开关管。
[0006]进一步的，所述第二开关管组件包括依次连接的第二电容和第三开关管。
[0007]进一步的，所述双向开关组件包括依次连接的第三电容、第五开关管和第六开关管，所 述第五开关管的集电极连接第六开关管的集电极。
[0008]进一步的，所述十五电平分别为：
±
7V
dc
、
±
6V
dc
、
±
5V
dc
、
±
4V
dc
、
±
3V
dc
、
±
2V
dc
、
±
V
dc
、 0。
[0009]进一步的，当输出电平为7V
dc
时，第一开关组件、第二开关组件、双向开关组件、第八 开关管和第十一开关管导通；
[0010]当输出电平为6V
dc
时，第二开关组件、双向开关组件、第二开关管、第八开关管和第十 一开关管导通；
[0011]当输出电平为5V
dc
时，第一开关组件、双向开关组件、第四开关管、第八开关管和第十 一开关管导通；
[0012]当输出电平为4V
dc
时，双向开关组件、第二开关管、第四开关管、第八开关管和第十一 开关管导通；
[0013]当输出电平为3V
dc
时，第一开关组件、第二开关组件、第七开关管、第八开关管和第十 一开关管导通；
[0014]当输出电平为2V
dc
时，第二开关组件、第二开关管、第七开关管、第八开关管和第十一 开关管导通；
[0015]当输出电平为V
dc
时，第一开关组件、第四开关管、第七开关管、第八开关管和第十一开 关管导通；
[0016]当输出电平为0时，第二开关管、第四开关管、第七开关管、第八开关管和第十一开关 管导通；
[0017]当输出电平为
‑
V
dc
时，第一开关组件、第四开关管、第七开关管、第十开关管和第九开关 管导通；
[0018]当输出电平为
‑
2V
dc
时，第二开关组件、第二开关管、第七开关管、第十开关管和第九开 关管导通；
[0019]当输出电平为
‑
3V
dc
时，第一开关组件、第二开关组件、第七开关管、第十开关管和第九 开关管导通；
[0020]当输出电平为
‑
4V
dc
时，双向开关组件、第二开关管、第四开关管、第十开关管和第九开 关管导通；
[0021]当输出电平为
‑
5V
dc
时，第一开关组件、双向开关组件、第四开关管、第十开关管和第九 开关管导通；
[0022]当输出电平为
‑
6V
dc
时，第二开关组件、双向开关组件、第二开关管、第十开关管和第九 开关管导通；
[0023]当输出电平为
‑
7V
dc
时，第一开关组件、第二开关组件、双向开关管组件、第十开关管和 第九开关管导通。
[0024]本专利技术提供了一种十五电平静止无功发生器，包括检测单元、控制单元、驱动单元和功 率单元，所述功率单元包括本专利技术所述的十五电平逆变器。
[0025]如上所述，本专利技术提供的一种十五电平逆变器及十五电平静止无功发生器，具有如下效 果：
[0026]1、本专利技术可持续高效地对电网进行无功补偿，优化电网的电能质量和有功损耗，使系统 运行更加经济稳定，提高系统运行的稳定性，与传统的两电平无功补偿装置相比，本专利技术提 出的逆变器拓扑结构可以输出十五个电平，输出电平数较多，则输出电压等级数较多，电压 变化率较小，输出电压更接近正弦，因此输出电压的谐波含量较少，对外围电路的干扰较少 即电磁干扰较低，与两电平相比本专利技术中开关管承受的电压较低，所以电压应力较小，可选 用较低耐压的开关管，降低了系统的成本。
[0027]2、本专利技术提出的新型十五电平的拓扑三相完全是相同的结构并采用星型连接，可通过控 制开关管的导通、关断使逆变器输出电压为十五电平，与传统的中点箝位型拓扑和级联H桥 拓扑比较，本专利技术提出的新型十五电平的拓扑没有过多的二极管和电容，避免了因二极管数 量过多而导致系统很难控制，尤其在电网和负载不平衡时系统稳定性会受到影响以及二极管 的电流反向恢复问题，除此之外，过多的电容给系统控制也带来一定难
度，且电容体积大会 使系统整体体积变大，增加系统了成本。本专利技术提供的拓扑在开关管数量和电容数量上具有 较大的优势，大大减少了开关管和电容数量，降低了系统成本和体积。
附图说明
[0028]图1为本专利技术具体实施例的一种新型十五电平静止无功发生器整体原理框图；
[0029]图2为一种新型十五电平逆变器的主电路原理图以及现有常规的十五电平逆变器的电路拓扑 原理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种十五电平逆变器，包括电路结构相同的A相电路、B相电路和C相电路，其特征在于，所述A相电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，第一桥臂包括依次连接的第一开关管组件、第二开关管组件和双向开关组件，第二桥臂包括依次连接的第二开关管、第四开关管和第七开关管，第三桥臂包括依次连接的第八开关管和第十开关管，第四桥臂包括依次连接的第九开关管和第十一开关管，第二开关管两端并接在第一开关管组件两端，第四开关管两端并接在第三开关管组件两端，第七开关管并接在双向开关组件两端。2.根据权利要求1所述一种十五电平逆变器，其特征在于，所述第一开关管组件包括依次连接的第一电容和第一开关管。3.根据权利要求1所述一种十五电平逆变器，其特征在于，所述第二开关管组件包括依次连接的第二电容和第三开关管。4.根据权利要求1所述一种十五电平逆变器，其特征在于，所述双向开关组件包括依次连接的第三电容、第五开关管和第六开关管，所述第五开关管的集电极连接第六开关管的集电极。5.根据权利要求1所述一种十五电平逆变器，其特征在于，所述十五电平分别为：
±
7V
dc
、
±
6V
dc
、
±
5V
dc
、
±
4V
dc
、
±
3V
dc
、
±
2V
dc
、
±
V
dc
、0。6.根据权利要求5所述一种十五电平逆变器，其特征在于，当输出电平为7V
dc
时，第一开关组件、第二开关组件、双向开关组件、第八开关管和第十一开关管导通；当输出电平为6V
dc
时，第二开关组件、双向开关组件、第二开关管、第八开关管和第十一开关管导通；当输出电平为5V
dc
时，第一开关组件、双向开关组件、第四开关管、第八开关管和第十一开关管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，任明杰，高晗璎，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：