本发明专利技术介绍了一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，该等效电路包括三相级联H桥逆变器（Q）和一个传统的三桥臂逆变器（E），直流电压源V1、V2、V3、V4、负载R1、R2、R3，与传统的三相整流器相比多改进型混合级联多电平逆变器的输出电压产生谐波波形较少，输出电压更接近纯正弦波形，产生无功功率更低，功率损失更小，降低开关间的电压应力，适用于低开关频率，更适合于高功率的应用。可产生更多电平的电压，功率处理能力在不增加单个设备额定值的情况下得到提高，应用前景非常广泛。应用前景非常广泛。应用前景非常广泛。
【技术实现步骤摘要】
一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构
[0001]本专利技术涉及电力电子领域，具体涉及一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构。
技术介绍
[0002]近些年来，功率半导体器件及控制技术得到快速的发展，并在电力电子领域得到泛应用，随着技术的不断革新，各种电力电子设备应运而生。逆变器是从直流电源产生交流电源的这类电源转化器，包括电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI），产生的输出将是恒定的电压和频率。随着逆变技术的发展，在一些关键
已经有了很大的进步，但是传统的逆变电路有很多的缺点。
[0003]在VSI情况下，输出电压取决于源电压，而在CSI中，负载电流取决于源电流。对于欠阻尼负载，VSI是负载交换，并使用反馈二极管提供回负载消耗的无功功率。它采用IGBT开关，适用于大功率应用。
[0004]由于常规方波和半方波逆变器的高总谐波失真和损耗，标志着它们不能用于高功率应用。三个单相半(或全)桥可并联连接形成三相逆变器，可在高功率条件下应用。当今的多电平逆变器已经在电力行业产生了更大的影响，多电平逆变器输出电压更接近纯正弦波形，它具有较小的总谐波失真，从而实现较小的功率损失。级联 H 桥型（CHB）逆变器是由全桥结构的单元级联而成，其变换器不含二极管和悬浮电容，可以根据功率和电压等级确定级联模块的数目。由于级联 H 桥型拓扑结构所需功率器件最少，控制方法简单，易于实现冗余设计，适合于多电平场合，目前随着对功耗要求提高，该类电路越来越受到关注。
[0005]随着逆变技术的迅猛发展，传统的逆变器拓扑已不能满足要求。因此，对于产生的能量更低，功率损失更小，降低开关间的电压应力，适用于低开关频率的逆变器的研究逐渐成为了趋势。
技术实现思路
[0006]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构。此电路的输出电压能产生较少的谐波波形，输出电压更接近纯正弦波形，产生无功功率更低，功率损失更小，降低开关间的电压应力，适用于低开关频率，更适合于高功率的应用。本专利技术的实施例采用如下技术方案，具体如下：本专利技术提供了一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：包括三相级联H桥逆变器（Q）和一个传统的三桥臂逆变器（E），总计18个IGBT，直流电压源V1、V2、V3、V4、负载R1、R2、R3。
[0007]根据所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于所述的一个传统的三桥臂逆变器（E）由6个IGBT组成包括第一个IGBT（S1）、第二个IGBT（S2）、第三个IGBT（S3）、第四个IGBT（S4）、第五个IGBT（S5）、第六个IGBT（S6）；其连接方式为第一个IGBT（S1）的发射极与第二IGBT（S2）的集电极连接构成第一个桥臂；第三个IGBT（S3）的发射
极与第四个IGBT（S4）的集电极连接构成第二个桥臂；第五个IGBT（S5）的发射极与第六个IGBT（S6）的集电极连接构成第三个桥臂；直流电压源V1的一端分别与第一个IGBT（S1）、第三个IGBT（S3）、第五个IGBT（S5）的集电极连接；直流电压源V1的另一端分别与第二个IGBT（S2）、第四个IGBT（S4）、第六个IGBT（S6）的发射极连接。
[0008]根据所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于所述的三相级联H桥逆变器（Q）由12个IGBT组成包括第七个IGBT（S7）、第八个IGBT（S8）、第九个IGBT（S9）、第十个IGBT（S10）、第十一个IGBT（S11）、第十二个IGBT（S12）、第十三个IGBT（S13）、第十四个IGBT（S14）、第十五个IGBT（S15）、第十六个IGBT（S16）、第十七个IGBT（S17）、第十八个IGBT（S18）；其连接方式为第七个IGBT（S7）的发射极与第八个IGBT（S8）的集电极连接构成一个桥臂；第九个IGBT（S9）的发射极与第十个IGBT（S10）的集电极连接构成另一个桥臂；直流电压源V2的一端分别与第七个IGBT（S7）、第九个IGBT（S9）的集电极连接；直流电压源V2的另一端分别与第八个IGBT（S8）、第十个IGBT（S10）的发射极连接，构成三相级联H桥逆变器（Q）的第一相；第十一个IGBT（S11）的发射极与第十二个IGBT（S12）的集电极连接构成一个桥臂；第十三个IGBT（S13）的发射极与第十四个IGBT（S14）的集电极连接构成另一个桥臂；直流电压源V3的一端分别与第十一个IGBT（S11）、第十三个IGBT（S13）的集电极连接；直流电压源V3的另一端分别与第十二个IGBT（S12）、第十四个IGBT（S14）的发射极连接，构成三相级联H桥逆变器（Q）的第二相；第十五个IGBT（S15）的发射极与第十六个IGBT（S16）的集电极连接构成一个桥臂；第十七个IGBT（S17）的发射极与第十八个IGBT（S18）的集电极连接构成另一个桥臂；直流电压源V4的一端分别与第十五个IGBT（S15）、第十七个IGBT（S17）的集电极连接；直流电压源V3的另一端分别与第十六个IGBT（S16）、第十八个IGBT（S18）的发射极连接，构成三相级联H桥逆变器（Q）的第三相。
[0009]根据权利要求1所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于所述的一个传统的三桥臂逆变器（E）的第一个桥臂与第九个IGBT（S9）与第十个IGBT（S10）构成桥臂级联；第二个桥臂与第十三个IGBT（S13）与第十四个IGBT（S14）构成的桥臂级联；第三个桥臂与第十七个IGBT（S17）与第十八个IGBT（S18）构成的桥臂级联。
[0010]根据所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于所述的负载R1一端连接在第七个IGBT（S7）的发射极与第八个IGBT（S8）的集电极之间；负载R2一端连接在第十一个IGBT（S11）的发射极与第十二个IGBT（S12）的集电极之间；负载R3一端连接在第十五个IGBT（S15）的发射极与第十六个IGBT（S16）的集电极之间；三个负载的另一端相互并联后接地。
[0011]优选的，所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于采用独立的隔离直流电源实现三相级联H桥逆变器（Q），它能产生接近正弦的输出电压，解决了传统多脉冲逆变器的尺寸和重量问题，可被用于高电压、高功率的应用。
[0012]优选的，所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于包括一个传统的三桥臂逆变器（E）和三相级联H桥逆变器（Q），该模型能产生五电平的相电压波形。
[0013]本专利技术有以下有益效果：采用该技术方案后，输出电压产生较少的谐波波形，输出电压更接近纯正弦波形，产生无功功率更低，功率损失更小，降低开关间的电压应力，适用于低开关频率，更适合于高功率的应用。可产生更多电平的电压，功率处理能力在不增加单
个设备额定值的情况下得到提高，具有重大的理论和现实意义。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于：包括三相级联H桥逆变器（Q）和一个传统的三桥臂逆变器（E），总计18个IGBT，直流电压源V1、V2、V3、V4、负载R1、R2、R3。2.根据权利要求1所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于所述的一个传统的三桥臂逆变器（E）由6个IGBT组成包括第一个IGBT（S1）、第二个IGBT（S2）、第三个IGBT（S3）、第四个IGBT（S4）、第五个IGBT（S5）、第六个IGBT（S6）；其连接方式为第一个IGBT（S1）的发射极与第二IGBT（S2）的集电极连接构成第一个桥臂；第三个IGBT（S3）的发射极与第四个IGBT（S4）的集电极连接构成第二个桥臂；第五个IGBT（S5）的发射极与第六个IGBT（S6）的集电极连接构成第三个桥臂；直流电压源V1的一端分别与第一个IGBT（S1）、第三个IGBT（S3）、第五个IGBT（S5）的集电极连接；直流电压源V1的另一端分别与第二个IGBT（S2）、第四个IGBT（S4）、第六个IGBT（S6）的发射极连接。3.根据权利要求1所述的一种三相改进型混合级联多电平逆变器拓扑结构，其特征在于所述的三相级联H桥逆变器（Q）由12个IGBT组成包括第七个IGBT（S7）、第八个IGBT（S8）、第九个IGBT（S9）、第十个IGBT（S10）、第十一个IGBT（S11）、第十二个IGBT（S12）、第十三个IGBT（S13）、第十四个IGBT（S14）、第十五个IGBT（S15）、第十六个IGBT（S16）、第十七个IGBT（S17）、第十八个IGBT（S18）；其连接方式为第七个IGBT（S7）的发射极与第八个IGBT（S8）的集电极连接构成一个桥臂；第九个IGBT（S9）的发射极与第十个IGBT（S10）的集电极连接构成另一个桥臂；直流电压源V2的一端分别与第七个IGBT（S7）、第九个IGBT（S9）的集电极连接；直流电压源V2...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，王玺哲，许森洋，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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