一种逆变器和供电设备制造技术

本发明专利技术实施例公开了逆变器，其在现有逆变器的基础上增加了开关管电路，并使得该开关管电路比功率管提前开通，提前关断。以便降低逆变器中功率管的开关损耗。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电子电路领域，尤其涉及一种逆变器和供电设备。
技术介绍
逆变器是一种将直流变为交流的电路，如多电平逆变器。由于多电平逆变器具有输出功率大、器件开关频率低、逆变器等效的开关频率高、输出谐波小、动态响应速度快、电磁兼容性好等一系列的优点，受到了越来越多的关注，并已经得了到广泛的研究和应用。多电平逆变器的基本思想是在一定的主电路拓扑结构的基础上通过不同的开关组合，获得多级阶梯波形输出来等效正弦波。而五电平逆变器，即是指获得五级阶梯波形输·出。现有的五电平逆变系统有多种类型，如图I所示为其中一种，其包括升压(Boost)电路与五电平拓扑结构。其中Boost电路提升直流输出电压；而五电平拓扑结构把直流电压转换为交流电压，然后提供给负载或电网。但是现有的五电平逆变器的功率开关管一般工作在电压和/或电流较高的状态，对功率器件的通态损耗(或称开关损耗)较大，如，对功率管的损耗也将较大，在一定程度上限制了系统效率的提闻。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种逆变器。可以降低逆变器中功率管的开关损耗。为了解决上述技术问题，一方面，本专利技术实施例提供了一种逆变器，包括直流电源，升压电路，混合五电平拓扑结构，所述升压电路并联在直流电源两极，所述混合五电平拓扑结构并联在所述升压电路的两个输出端，所述混合五电平拓扑结构的输出端输出交流电，所述升压电路包括对称分布两个旁路二极管Dl和D2，所述混合五电平拓扑结构包括开关管电路01、02、03、04、05、06、07、08 和二极管 D3、D4、D5、D6 ；在所述直流电源的两极连接依次串联的D3、Q5、Q6和D4 ；Q1、Q5、Q6和Q2依次串联后组成第一桥臂并联在所述升压电路的两个输出端，Q3、Q7、Q8、Q4依次串联后并联在Dl的负极和D4的正极；在Q3与Q7之间的连接点上连接二极管D5，D5的正极接地；在Q4与Q8之间的连接点上连接二极管D6，D6的正极接地。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种逆变器，包括直流电源，升压电路，混合五电平拓扑结构，所述升压电路并联在直流电源两极，所述混合五电平拓扑结构并联在所述升压电路的两个输出端，所述混合五电平拓扑结构的输出端输出交流电，所述升压电路包括对称分布两个旁路二极管Dl和D2，所述混合五电平拓扑结构包括开关管电路Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8 和二极管 D3、D4、D5、D6 ;在所述直流电源的两极连接依次串联的D3、Q5、Q6和D4 ；Q1、Q5、Q6和Q2依次串联后组成第一桥臂并联在所述升压电路的两个输出端，Q3、Q7、Q8、Q4依次串联后并联在D3的正极和D4的负极或并联在Dl的负极和D4的负极；在Q3与Q7之间的连接点上连接二极管D5，D5的正极接地；在Q4与Q8之间的连接点上连接二极管D6，D6的正极接地。进一步的，在上述逆变器中，还可包括控制单元，用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8 的开关，使得当电压较高而升压电路不工作时，直流电源的输入电压经过Ql，D5与Q7串联构成续流支路，Q3与Q7串联，所述逆变器电路构成三电平拓扑结构；并且控制Q3比Ql提前开 通、提前关断，Q4比Q2提前开通、提前关断；当电压较低而升压电路工作时，直流电源的输入电压一路输入到Q5，另一路经过升压电路升压后输入到Ql，D5与Q7串联构成续流支路，Q3与Q7串联，所述逆变器电路构成五电平拓扑结构；并且控制Q3比Ql提前开通、提前关断，Q4比Q6提前开通、提前关断。其中，Q3、Q4为金氧半场效晶体管，Q1、Q2、Q5、Q6、Q7、Q8为绝缘栅双极型晶体管。进一步的，所述逆变器还包括功率继电器RLl，RLl并联在旁路二极管Dl上；功率继电器RL2，RL2并联在旁路二极管D2上；所述控制单元还用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的开关，使得当电压较高升压电路不工作时，直流电源的输入电压经过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2 ;当电压较低升压电路工作时，直流电源的输入电压一路经过D3输入到Q5，经过Q6输入到D4，另一路经过升压电路升压后通过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2。进一步的，所述逆变器还包括功率继电器RL3，RL3并联在所述二极管D3上；功率继电器RL4，RL4并联在所述二极管D4上；所述控制单元还用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的开关，使得当电压较高升压电路不工作时，直流电源的输入电压经过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2 ;当电压较低升压电路工作时，直流电源的输入电压一路经过RL3输入到Q5，经过Q6输出到RL4，另一路经过升压电路升压后通过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2。再一方面，本专利技术实施例还提供了一种供电设备，包括提供直流输出的直流供电装置，将所述直流输出转换为交流输出的逆变器，以及所述交流输出驱动的负载，所述逆变器包括升压电路，混合五电平拓扑结构，所述升压电路并联在所述直流供电装置的直流输出的两极，所述混合五电平拓扑结构并联在所述升压电路的两个输出端，所述混合五电平拓扑结构的输出端连接所述负载，所述升压电路包括对称分布两个旁路二极管Dl和D2，所述混合五电平拓扑结构包括开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8和二极管D3、D4、D5、D6 ；在所述直流输出的两极连接依次串联的D3、Q5、Q6和D4 ；Q1、Q5、Q6和Q2依次串联后组成第一桥臂并联在所述升压电路的两个输出端，Q3、Q7、Q8、Q4依次串联后并联在Dl的负极和D4的正极；在Q3与Q7之间的连接点上连接二极管D5，D5的正极接地；在Q4与Q8之间的连接点上连接二极管D6，D6的正极接地。在本专利技术的另一实施例中的供电设备中，所述Q3、Q7、Q8、Q4依次串联后不是并联在Dl的负极和D4的正极，而是并联在D3的正极和D4的负极或并联在Dl的负极和D4的负极。进一步的，所述逆变器还包括控制单元，用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的开关，使得当电压较高而升压电路不工作时，所述直流输出的电压经过Ql，D5与Q7串联构成续流支路，Q3与Q7串联，所述逆变器电路构成三电平拓扑结构；并且控制Q3比Ql提前开通、提前关断，Q4比Q2提前开通、提前关断；当电压较低而升压电路工作时，所述直流输出的电压一路输入到Q5，另一路经过升压电路升压后输入到Ql，D5与Q7串联构成续流支路，Q3与Q7串联，所述逆变器电路构成五电平拓扑结构；并且控制Q3比Ql提前开通、提前关断，Q4比Q6提前开通、提前关断。 具体的，Q3、Q4为金氧半场效晶体管，QU Q2、Q5、Q6、Q7、Q8为绝缘栅双极型晶体管。在本专利技术实施例中，由于增加了开关管电路Q3、Q4，在逆变器工作时，Ql和Q6上的开关损耗可以转移到了 Q3和Q4支路，降低了功率管Ql和Q6的损耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：直流电源，升压电路，混合五电平拓扑结构，所述升压电路并联在直流电源两极，所述混合五电平拓扑结构并联在所述升压电路的两个输出端，所述混合五电平拓扑结构的输出端输出交流电，所述升压电路包括对称分布两个旁路二极管D1和D2，所述混合五电平拓扑结构包括开关管电路Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8和二极管D3、D4、D5、D6；其中，所述直流电源的两极与D3、Q5、Q6和D4依次串联；Q1、Q5、Q6和Q2依次串联后组成第一桥臂并联在所述升压电路的两个输出端，Q3、Q7、Q8、Q4依次串联后并联在D1的负极和D4的正极；在Q3与Q7之间的连接点上连接二极管D5的负极，D5的正极接地；在Q4与Q8之间的连接点上连接二极管D6的负极，D6的正极接地。

【技术特征摘要】
1.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括直流电源，升压电路，混合五电平拓扑结构，所述升压电路并联在直流电源两极，所述混合五电平拓扑结构并联在所述升压电路的两个输出端，所述混合五电平拓扑结构的输出端输出交流电，所述升压电路包括对称分布两个旁路二极管Dl和D2，所述混合五电平拓扑结构包括开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8 和二极管 D3、D4、D5、D6 ; 其中，所述直流电源的两极与D3、Q5、Q6和D4依次串联； Q1、Q5、Q6和Q2依次串联后组成第一桥臂并联在所述升压电路的两个输出端，Q3、Q7、Q8、Q4依次串联后并联在Dl的负极和D4的正极； 在Q3与Q7之间的连接点上连接二极管D5的负极，D5的正极接地； 在Q4与Q8之间的连接点上连接二极管D6的负极，D6的正极接地。2.如权利要求I所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括控制单元，用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的开关，使得 当电压较高而升压电路不工作时，直流电源的输入电压经过Ql，D5与Q7串联构成续流支路，Q3与Q7串联，所述逆变器电路构成三电平拓扑结构；并且控制Q3比Ql提前开通、提前关断，Q4比Q2提前开通、提前关断； 当电压较低而升压电路工作时，直流电源的输入电压一路输入到Q5，另一路经过升压电路升压后输入到Ql，D5与Q7串联构成续流支路，Q3与Q7串联，所述逆变器电路构成五电平拓扑结构；并且控制Q3比Ql提前开通、提前关断，Q4比Q6提前开通、提前关断。3.如权利要求I或2所述的逆变器，其特征在于，Q3、Q4为金氧半场效晶体管，Q1、Q2、Q5、Q6、Q7、Q8为绝缘栅双极型晶体管。4.如权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括 功率继电器RLl，RLl并联在旁路二极管Dl上； 功率继电器RL2，RL2并联在旁路二极管D2上； 所述控制单元还用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的开关，使得当电压较高升压电路不工作时，直流电源的输入电压经过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2 ；当电压较低升压电路工作时，直流电源的输入电压一路经过D3输入到Q5，经过Q6输入到D4，另一路经过升压电路升压后通过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2。5.如权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括 功率继电器RL3，RL3并联在所述二极管D3上； 功率继电器RL4，RL4并联在所述二极管D4上； 所述控制单元还用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的开关，使得当电压较高升压电路不工作时，直流电源的输入电压经过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2 ；当电压较低升压电路工作时，直流电源的输入电压一路经过RL3输入到Q5，经过Q6输出到RL4，另一路经过升压电路升压后通过RLl输入到Q1，经过Q2输入到RL2。6.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括直流电源，升压电路，混合五电平拓扑结构，所述升压电路并联在直流电源两极，所述混合五电平拓扑结构并联在所述升压电路的两个输出端，所述混合五电平拓扑结构的输出端输出交流电，所述升压电路包括对称分布两个旁路二极管Dl和D2，所述混合五电平拓扑结构包括开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8 和二极管 D3、D4、D5、D6 ;其中，所述直流电源的两极与D3、Q5、Q6和D4依次串联； Q1、Q5、Q6和Q2依次串联后组成第一桥臂并联在所述升压电路的两个输出端，Q3、Q7、Q8、Q4依次串联后并联在D3的正极和D4的负极或并联在Dl的负极和D4的负极； 在Q3与Q7之间的连接点上连接二极管D5的负极，D5的正极接地； 在Q4与Q8之间的连接点上连接二极管D6的负极，D6的正极接地。7.如权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括控制单元，用于控制所述开关管电路Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的开关，使得 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅电波，郭新，方宏苗，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
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