多级逆变器制造技术

多级逆变器包括：交流输出端子；至少四个具有不同电压的直流输入端子；连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂；和连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂。正臂和负臂中的每一个分别包括多个串联连接的开关装置，多级逆变器还包括多个钳位二极管；多个第一缓冲电路，每一个包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与一个开关装置并联连接；和多个放电电路，每一个包括至少一个电阻，并连接在第一缓冲电路中的一个和直流输入端子之间。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多级逆变器，更具体地说，涉及可以抑制缓冲损失的多级逆变器。将直流电转换成交流电的逆变器用于不间断电源、变频器等。在逆变器中，多于三级输出的多级逆变器能够转换的电压大于组成多级逆变器的开关所处理的电压，另外，与一般两级输出的逆变器相比，因为能够输出中间电压，故还能够获得质量较佳的输出波形。在逆变器中，每个开关都设有缓冲电路，以防止过压。若逆变器中无缓冲电路，则开关会由于开关操作过程中每个开关产生的浪涌电压而损坏。利用充电/放电缓冲电路的四级逆变器示于附图说明图11。在图11中，设有直流输入端子1A-1D、交流输出端子2、正侧反向导通开关(inverse-conduting switch)3A-3C、负侧反向导通开关4A-4C。图中还有杂散电感5A-5D和分别包括充电/放电缓冲电容6A-6F、充电/放电缓冲二极管7A-7F、充电/放电缓冲电阻8A-8F组成的充电/放电缓冲电路以及钳位二极管11A-11D。当反向导通开关3A-3C，4A-4C导通/截止时，等于四级直流输入端子1A-1D电位的四级电位便在交流输出端子2上产生。若在电流正在通过杂散电感5A和正侧反向导通开关3A、3B和3C流到交流输出端子2的状态下，正侧反向导通开关3A截止，则正侧反向导通开关3A上的电压就会由于杂散电感5A的残余能量而升高。若这个电压超过了充电/放电缓冲电容6A的电压，则正向电压就会加在充电/放电缓冲二极管7A上，使之变成导通状态。结果，杂散电感5A的残余能量就会流入充电/放电缓冲电容6A，而被其吸收。这时，正侧反向导通开关3A上的电压即被充电/放电缓冲电容6A的电压所钳位。当正侧反向导通开关3A处于导通状态时，充电/放电缓冲电容6A上的电压被充电/放电缓冲电阻8A放电到0伏。图12和图13表示利用钳位缓冲电路的三级逆变器，它们分别是1995年日本电气工程师协会全国年会报告1178提出的电路的一部分。在图12中，设有直流输入端子1A-1C、交流输出端子2、正侧反向导通开关3A-3B和负侧反向导通开关4A-4B。图中还有杂散电感5A-5C、分别包括钳位缓冲电容10A-10D和钳位缓冲二极管12A-12D的钳位缓冲电路、钳位二极管11A-11B、钳位缓冲电阻9A-9D和二极管13A，13B。在图12中，假定直流输入端子1A-1C之间的每一个电压都是VDC，钳位缓冲电容10A上的电压被钳位缓冲电阻9A保持为VDC，而正侧反向导通开关3A的最大电压变成VDC。类似地，正侧反向导通开关3B的最大电压被钳位缓冲电阻9B变成VDC。在图13中，设有直流输入端子1A-1C、交流输出端子2、正侧反向导通开关3A-3B和负侧反向导通开关4A-4B。图中还有杂散电感5A-5C、分别包括钳位缓冲电容10A-10D和钳位缓冲二极管12A-12D的钳位缓冲电路、钳位二极管11A-11B和钳位缓冲电阻9A-9D。在图13中，假定直流输入端子1A-1C之间的每一个电压都是VDC，钳位缓冲电容10A上的电压被钳位缓冲电阻9A保持为VDC，而钳位二极管11A的最大电压变成VDC。类似地，钳位缓冲电容10B上的电压被钳位缓冲电阻9B保持为VDC，而钳位二极管11B的最大电压变成VDC。但是，在图11所示的利用充电/放电缓冲电路的传统的多级逆变器中，有这样一个问题，即，由于充电/放电缓冲电阻的缘故，缓冲损失变大，功率转换效率无法提高。另外，就图12和13所示的利用传统钳位缓冲电路的传统多级逆变器而论，它们尚未应用于四级或更多级的逆变器。因此，充电/放电缓冲电路尚未用于四级或更多级输出的多级逆变器。因此，本专利技术的一个目的是提供一种利用钳位缓冲电路的、能够抑制浪涌电压、因而能够抑制多级逆变器中缓冲电路损失的四级或更多级输出的多级逆变器。通过提供这样的多级逆变器可以达到本专利技术的这些和其他目标，该种多级逆变器包括交流输出端子；至少四个具有不同电压的直流输入端子，其中第一个直流输入端子具有最高电压，而第二直流输入端子具有最低电压；连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂；和连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂。正臂和负臂中的每一个都分别包括多个串联连接的开关装置。该多级逆变器还包括多个钳位二极管，其中每一个分别连接在第一和第二直流输入端子以外的其他直流输入端子与正臂和负臂中的一个之间；多个第一缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与所述各开关装置中的一个并联连接；和多个放电电路，其中每一个分别包括至少一个电阻，并连接在所述第一缓冲电路中的一个和直流输入端子之间。按照本专利技术的一个方面，提供一种多相多级逆变器，它包括至少四个具有不同电压的直流输入端子和多个元件组，其中第一直流输入端子具有最高电压，而第二直流输入端子具有最低电压。每个元件组包括交流输出端子、连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂和连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂。正臂和负臂中的每一个分别包括多个串联连接的开关装置。每个元件组还包括多个钳位二极管，其中每一个分别连接在第一和第二直流输入端子以外的其他直流输入端子与正臂和负臂中的一个之间；以及多个第一缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与所述各开关装置中的一个并联连接。所述多相多级逆变器还包括多个放电电路，其中每一个分别包括至少一个电阻，并连接在所述元件组中的一个的第一缓冲电路中的一个和直流输入端子之间。按照本专利技术的另一实施例，提供一种多级逆变器，它包括交流输出端子；至少四个具有不同电压的直流输入端子，其第一直流输入端子具有最高电压，而第二直流输入端子具有最低电压；连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂；和连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂。正臂和负臂中的每一个分别包括多个串联连接的开关装置。所述多级逆变器还包括多个钳位二极管，其中每一个分别连接在第一和第二直流输入端子以外的其他直流输入端子与正臂和负臂中的一个之间；多个第一缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与所述各钳位二极管中的一个并联连接；和多个放电电路，其中每一个分别包括至少一个电阻，并连接在所述各第一缓冲电路中的一个和第一及第二直流输入端子中的一个之间。按照本专利技术的再一实施例，提供一种多相多级逆变器，它包括至少四个具有不同电压的直流输入端子和多个元件组，其中第一直流输入端子具有最高电压，而第二直流输入端子具有最低电压。每个元件组包括交流输出端子、连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂和连接在第二直流输入端子与交流输出端子之间的负臂。正臂和负臂中的每一个分别包括多个串联连接的开关装置。每个元件组还包括多个钳位二极管，其中每一个分别连接在第一和第二直流输入端子以外的其他直流输入端子与正臂和负臂中的一个之间；以及多个第一缓冲电路，其中每一个分别包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与所述各钳位二极管中的一个并联连接。所述多相多级逆变器还包括多个放电电路，其中每一个分别包括至少一个电阻，并连接在所述元件组中的一个的第一缓冲电路中的一个和第一和第二直流输入端子中的一个之间。当通过参照以下联系附图的详细叙述而对本专利技术有更深入的理解时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级逆变器，其特征在于包括：交流输出端子；至少四个具有不同电压的直流输入端子，其中第一个直流输入端子具有最高电压，而第二个直流输入端子具有最低电压；连接在第一直流输入端子和交流输出端子之间的正臂；连接在第二直流输入端子与 交流输出端子之间的负臂；所述正臂和负臂中的每一个分别包括多个串联连接的开关装置；多个钳位二极管，其中每一个分别连接在除了所述第一和第二直流输入端子以外的所述直流输入端子中的一个与所述正臂和负臂中的一个之间；多个第一缓冲电路，其中 每一个分别包括缓冲电容和缓冲二极管的串联连接电路，并与所述开关装置中的一个并联连接；以及多个放电电路，其中每一个分别包括至少一个电阻，并连接在所述第一缓冲电路中的一个和所述直流输入端子之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤伸二，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]