一种低电压七电平逆变器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低电压七电平逆变器，属于电力电子的技术领域。该逆变器包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，通过选择合适的开关通与断的状态，负载上可以得到0、E/3、2E/3、E、-E/3、-2E/3、-E等七个电平。本实用新型专利技术的七电平逆变器可以应用于高保真功率放大等场合，能显著提高功率放大器的保真度和功率转换效率，而且具有输出波形质量高、每一种模式下处于导通状态的可控元件少、控制简单、易于实现等显著优势。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于高保真功率放大的低谐波功率变换器，属于电力电子
，用于低电压范围内的高性能功率放大器。
技术介绍
大功率音频功率放大器广泛地应用于电视发射台、广播发射台、电视机、大功率音响等场合，目前现有的技术是采用传统的两电平功率变换器结构，即D类放大器，如图1所示，其中，T1-T4为具有内置反向二极管的MOSFET管，由于反向二极管非独立器件，所以，不单独标注。Z为负载。传统的两电平逆变器和新型多电平逆变器相比，带宽较窄，易失真，开关频率高，功率转换效率较低。现有的多电平变换器主电路拓扑结构有二极管箝位多电平变换器、飞跨电容多电平变换器、各种级联多电平变换器等，在采用这些拓扑结构的主电路中，在有功率输出的每一个时刻至少有4个功率开关处于导通状态，在低电压应用场合，这些通态管压降占输出电压的比例过大，从而导致功率变换效率降低，而且，由于现有的多电平变换器主要用于中高压功率变换场合，因此，在每一个时刻，均要依靠多个处于关断状态的管子串联，来提高整个装置的输出电压等级，从而导致其电路组成较为复杂，所用功率开关数量较多。也就是说，将现有的多电平功率变换器用到低电压场合，则导致系统不必要的复杂性和低的功率转换效率。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种适用于低电压场合的七电平逆变器，能解决传统两电平逆变器、多电平逆变器在低电压应用场合中存在的技术问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下一种低电压七电平逆变器，包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，直流电源正极、第一储能电容器正极、第一MOSFET管的漏极、第三MOSFET管的漏极接在一起；所述直流电源负极、第三储能电容器负极、第二 MOSFET管的源极、第四MOSFET管的源极接在一起；所述第一储能电容器的负极、第二储能电容器的正极和第一功率MOSFET管的漏极接在一起；所述第二储能电容器的负极、第三储能电容器的正极和第三功率MOSFET管的漏极接在一起；所述第一功率MOSFET管和第二功率MOSFET管的源极接在一起；所述第三功率MOSFET管和第四功率 MOSFET管的源极接在一起；所述第二功率MOSFET管和第四功率MOSFET管的漏极连接后， 与负载、所述第一 MOSFET管的源极、第二 MOSFET管的漏极接在一起。以低电压应用为目标，本技术提出了一种新的七电平逆变器，具有以下有益效果输出波形质量高，功率转换性能好；每一种模式下处于导通状态的可控元件少、效率高；控制简单、易于实现等显著优势。附图说明图1是现有技术中传统的两电平功率变换器的电路图。图2是本技术低电压七电平逆变器的电路图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术做进一步详细说明。如图2所示，本技术的逆变器，包括由直流电源E和四个具有内置反向二极管的MOSFET管T1-T4组成的传统两电平逆变器(如图1所示)、储能电容器C1-C3、功率MOSFET 管T5-T8组成的三端网络；其中，电源正极、电容器Cl正极与MOSFET管Tl、T3的漏极接在一起；电源负极、电容器C3负极与MOSFET管T2、T4的源极接在一起；电容器Cl的负极、 电容器C2的正极和MOSFET管Τ5的漏极接在一起；电容器C2的负极、电容器C3的正极和 MOSFET管Τ7的漏极接在一起；MOSFET管Τ5和Τ6的源极接在一起；MOSFET管Τ7和Τ8的源极接在一起；MOSFET管Τ6和Τ8的漏极连接后，与负载Z、M0SFET管Tl的源极、MOSFET管 T2的漏极接在一起。当MOSFET管Tl、T4导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E ；当 MOSFET管 ~4、Τ5导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E的2/3 ；当MOSFET管 Τ7和"Γ4导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E的1/3 ；当MOSFET管Τ2、Τ4 导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为0 ；当MOSFET管Τ2、Τ3导通、其它管子关断时， 负载Z上的电压为负的电源电压-E ；当MOSFET管Τ3和Τ6导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为-Ε/3 ；当MOSFET管Τ8和Τ3导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为-2Ε/3。 即通过选择合适的开关通与断的状态，负载Z上可以得到0、Ε/3、2Ε/3、Ε、-Ε/3、-2Ε/3、-E 等七个电平。本技术的七电平逆变器可以应用于高保真功率放大等场合，能显著提高功率放大器的保真度和功率转换效率。权利要求1. 一种低电压七电平逆变器，包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、 三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，其特征是，直流电源正极、第一储能电容器(Cl)正极、第一 MOSFET管(Tl)的漏极、第三MOSFET管(T3)的漏极接在一起； 所述直流电源负极、第三储能电容器(C3)负极、第二 MOSFET管(T2)的源极、第四MOSFET管 (T4)的源极接在一起；第一储能电容器(Cl)的负极、第二储能电容器(C2)的正极和第五功率MOSFET管(T5)的漏极接在一起；第二储能电容器(C2)的负极、第三储能电容器(C3) 的正极和第七功率MOSFET管(T7)的漏极接在一起；第五功率MOSFET管(T5)和第六功率 MOSFET管(T6)的源极接在一起；第七功率MOSFET管(T7)和第八功率MOSFET管(T8)的源极接在一起；第六功率MOSFET管(T6)和第八功率MOSFET管(T8)的漏极连接后，与负载 (Z)、所述第一 MOSFET管(Tl)的源极、第二 MOSFET管(T2)的漏极接在一起。专利摘要本技术公开了一种低电压七电平逆变器，属于电力电子的
该逆变器包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，通过选择合适的开关通与断的状态，负载上可以得到0、E/3、2E/3、E、-E/3、-2E/3、-E等七个电平。本技术的七电平逆变器可以应用于高保真功率放大等场合，能显著提高功率放大器的保真度和功率转换效率，而且具有输出波形质量高、每一种模式下处于导通状态的可控元件少、控制简单、易于实现等显著优势。文档编号H02M7/483GK201937492SQ20112001058公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日专利技术者张艳莉, 费万民, 黄银银 申请人:南京师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种低电压七电平逆变器，包括由直流电源和四个ＭＯＳＦＥＴ管组成的两电平逆变器、三个储能电容器和由四个功率ＭＯＳＦＥＴ管组成的三端网络，其特征是，直流电源正极、第一储能电容器（Ｃ１）正极、第一ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ１）的漏极、第三ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ３）的漏极接在一起；所述直流电源负极、第三储能电容器（Ｃ３）负极、第二ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ２）的源极、第四ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ４）的源极接在一起；第一储能电容器（Ｃ１）的负极、第二储能电容器（Ｃ２）的正极和第五功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ５）的漏极接在一起；第二储能电容器（Ｃ２）的负极、第三储能电容器（Ｃ３）的正极和第七功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ７）的漏极接在一起；第五功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ５）和第六功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ６）的源极接在一起；第七功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ７）和第八功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ８）的源极接在一起；第六功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ６）和第八功率ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ８）的漏极连接后，与负载（Ｚ）、所述第一ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ１）的源极、第二ＭＯＳＦＥＴ管（Ｔ２）的漏极接在一起。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：费万民，黄银银，张艳莉，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：实用新型
国别省市：84