三相三电平四桥臂储能逆变器及逆变系统技术方案

本申请提供一种三相三电平四桥臂储能逆变器及逆变系统，所述逆变器包括：储能电路、三相三电平四桥臂电路，所述储能电路包括四个电力电子开关管，所述三相三电平四桥臂电路中的每个桥臂包括两个所述电力电子开关管，一方面四个所述桥臂提供一条支路作为中性点，使逆变器携带不平衡负载；另一方面，本申请的逆变器共利用十二个所述电力电子开关管，可减少电力电子开关管的数量，以解决增加逆变器装置的重量以及体积的问题。量以及体积的问题。量以及体积的问题。

【技术实现步骤摘要】
三相三电平四桥臂储能逆变器及逆变系统


[0001]本申请涉及电力电子与电能转换领域，尤其涉及一种三相三电平四桥臂储能逆变器及逆变系统。

技术介绍

[0002]三相逆变器，用于电力用大功率逆变电源的设备，如：可再生能源发电、电力驱动等，逆变器作为负载与可再生能源的接口，确保其稳定性和可靠性是很重要的，相较于二电平逆变器，多电平逆变器输出的电流、电流谐波含量更少。
[0003]多电平储能逆变器又可分为中性点钳位型、飞跨电容型和级联H桥等结构；中性点钳位型多电平逆变器利用钳位二极管保持中点电压，随着电平数量的增加，所使用的钳位二极管数量也会增加；飞跨电容型多电平逆变器利用电容稳压的特性，保持中点电位，但随着电平的增加需要使用更多的电容；级联H桥多电平储能逆变器需要使用隔离的直流电源。
[0004]三相逆变器由于三相对称的结构，只能携带三相平衡的负载，而在实际应用场合中，往往会出现三相不平衡负载，对于三相不平衡负载可以利用单相半桥桥臂主动平衡中性点电位，但相应的，会增加逆变器装置的重量以及体积。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种三相三电平四桥臂储能逆变器及逆变系统，以解决增加逆变器装置的重量以及体积的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种三相三电平四桥臂储能逆变器，包括：储能电路、三相三电平四桥臂电路，其中，所述储能电路包括第一电力电子开关管、第二电力电子开关管、第三电力电子开关管、第四电力电子开关管；所述第一电力电子开关管的集电极与直流电源的正极连接；所述第一电力电子开关管的发射极与所述第二电力电子开关管的集电极连接；所述第二电力电子开关管的发射极与所述第三电力电子开关管的集电极连接；所述第三电力电子开关管的发射极与所述第四电力电子开关管的集电极连接；所述第四电力电子开关管的发射极与所述直流电源的负极连接；所述三相三电平四桥臂电路包括相互并联的u相桥臂、v相桥臂、w相桥臂以及f相桥臂，每相桥臂均包括：第五电力电子开关管以及第六电力电子开关管，所述第五电力电子开关管与所述第六电力电子开关管串联；所述第五电力电子开关管的集电极与所述第一电力电子开关管的发射极连接；所述第六电力电子开关管的发射极与所述第四电力电子开关管的集电极连接。
[0007]可选的，所述储能电路还包括第一电容以及第二电容；所述第一电容的一端与所述直流电源的正极连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容连接；所述第二电容的另一端与所述直流电源的负极连接。
[0008]可选的，还包括第一滤波电路，所述u相桥臂、所述v相桥臂以及所述w相桥臂均通过所述第一滤波电路连接三相负载。
[0009]可选的，所述第一滤波电路包括第一滤波电感以及滤波电容；所述第一滤波电感
的第一端连接所述u相桥臂、所述v相桥臂以及所述w相桥臂中的所述第五电力电子开关管的集电极，所述第一滤波电感的第二端与所述三相负载连接；所述滤波电容并联在所述三相负载两端。
[0010]可选的，还包括第二滤波电感，所述三相负载形成中性点；所述f相桥臂通过所述第二滤波电感连接所述三相负载的中性点。
[0011]可选的，所述第一滤波电感以及所述第二滤波电感为：LC滤波器、巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器中的任意一种或多种的组合。
[0012]可选的，所述u相桥臂、所述v相桥臂以及所述w相桥臂输出电压，分别为第一值、第二值以及第三值中的一种，所述第一值为正的总输入电压的1/2，所述第二值为0，所述第三值为负的总输入电压的1/2。
[0013]可选的，所述第一电力电子开关管、第二电力电子开关管、第三电力电子开关管、第四电力电子开关管、第五电力电子开关管以及第六电力电子开关管为：晶闸管、电力晶体管、可关断晶闸管、电力场效应晶体管中的任意一种或多种的组合。
[0014]第二方面，本申请提供一种逆变系统，所述逆变系统包括第一方面所述的三相三电平四桥臂储能逆变器。
[0015]由以上技术方案可知，本申请提供一种三相三电平四桥臂储能逆变器及逆变系统，所述逆变器包括：储能电路、三相三电平四桥臂电路，所述储能电路包括四个电力电子开关管，所述三相三电平四桥臂电路中的每个桥臂包括两个所述电力电子开关管，一方面四个所述桥臂提供一条支路作为中性点，使逆变器携带不平衡负载；另一方面，本申请的逆变器共利用十二个所述电力电子开关管，可减少电力电子开关管的数量，以解决增加逆变器装置的重量以及体积的问题。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为一种三相三电平四桥臂储能逆变器结构示意图；
[0018]图2为示例工作模式关断示意图。
具体实施方式
[0019]下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
[0020]三相逆变器相较于两电平逆变器，输出电压多了一个电平，更加接近于正弦波，可以降低输出电压的谐波含量，减小功率开关器件的电压应力，提升直流母线电压的容量。
[0021]但三相逆变器由于三相对称的结构，只能携带三相平衡的负载，针对三相逆变器中性点电位不平衡问题，可以增加直流母线电容值，通过中性点电位偏差大小与电容值成反比这一规律来抑制中性点电位不平衡；还可以采用硬件辅助电路为中性点电流提供通
路，例如，单相半桥桥臂主动平衡中性点电位。因此，提出四桥臂逆变器，四桥臂逆变器可提供一条支路作为中性点，逆变器即可携带不平衡负载，但由于增加单向半桥桥臂，增加了逆变器装置的重量以及体积。
[0022]为解决上述问题，参见图1，本申请部分实施例提供一种三相三电平四桥臂储能逆变器，包括：储能电路、三相三电平四桥臂电路，其中，储能电路包括第一电力电子开关管、第二电力电子开关管、第三电力电子开关管、第四电力电子开关管；第一电力电子开关管的集电极与直流电源的正极连接；第一电力电子开关管的发射极与第二电力电子开关管的集电极连接；第二电力电子开关管的发射极与第三电力电子开关管的集电极连接；第三电力电子开关管的发射极与第四电力电子开关管的集电极连接；第四电力电子开关管的发射极与直流电源的负极连接；
[0023]参见图1，图1中电力电子开关管S
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为第一电力电子开关管，电力电子开关管S
a2
为第二电力电子开关管，电力电子开关管S
a3
为第三电力电子开关管，电力电子开关管S
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为第四电力电子开关管；电力电子开关管S
a1
与电力电子开关管S
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连接于P
a1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相三电平四桥臂储能逆变器，其特征在于，包括：储能电路、三相三电平四桥臂电路，其中，所述储能电路包括第一电力电子开关管、第二电力电子开关管、第三电力电子开关管、第四电力电子开关管；所述第一电力电子开关管的集电极与直流电源的正极连接；所述第一电力电子开关管的发射极与所述第二电力电子开关管的集电极连接；所述第二电力电子开关管的发射极与所述第三电力电子开关管的集电极连接；所述第三电力电子开关管的发射极与所述第四电力电子开关管的集电极连接；所述第四电力电子开关管的发射极与所述直流电源的负极连接；所述三相三电平四桥臂电路包括相互并联的u相桥臂、v相桥臂、w相桥臂以及f相桥臂，每相桥臂均包括：第五电力电子开关管以及第六电力电子开关管，所述第五电力电子开关管与所述第六电力电子开关管串联；所述第五电力电子开关管的集电极与所述第一电力电子开关管的发射极连接；所述第六电力电子开关管的发射极与所述第四电力电子开关管的集电极连接。2.根据权利要求1所述的三相三电平四桥臂储能逆变器，其特征在于，所述储能电路还包括第一电容以及第二电容；所述第一电容的一端与所述直流电源的正极连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容连接；所述第二电容的另一端与所述直流电源的负极连接。3.根据权利要求1所述的三相三电平四桥臂储能逆变器，其特征在于，还包括第一滤波电路，所述u相桥臂、所述v相桥臂以及所述w相桥臂均通过所述第一滤波电路连接三相负载。4.根据权利要求3所述的三相三电平四桥臂储能逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，毛建良，莫仁基，汪盼，樊小虎，文辉清，黄伟国，
申请(专利权)人：江苏科曜能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：