本发明专利技术涉及一种包含预充电电路的单相不对称多电平逆变器及其充电方法，属于电能变换领域，用于直流到交流电能形式的变换。其组成包括开关、充电电阻、十个功率开关器件以及三个电容。切换开关和充电电阻并联后串联在直流输入电源和单相不对称多电平逆变器的直流正极输入端之间。在初始上电时刻，切换开关断开，由直流输入电源通过充电电阻为直流输入端的两个串联电容充电，在两个串联电容完成充电后，采集悬浮电容的电压，并将用于连接悬浮电容和逆变器的正极母线的两个功率开关器件以及连接悬浮电容和逆变器的负极母线的两个功率开关器件导通，在悬浮电容的电压等于直流电源电压的1/4时，关断导通的功率开关器件，并闭合切换开关。本发明专利技术具有结构紧凑、成本较低，实现容易以及效率高、可靠性高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于电能变换领域，用于将直流电压转换为交流电压。
技术介绍
多电平功率变换技术通过将直流电压转换为多种电平进而实现直流到交流的转换，与两电平直流-交流变换技术相比，具有更低的电压变化率应力和更小的电压谐波含量。随着全控型开关器件的成熟应用及IECT、IGCT等新型全控型器件的出现，以及以DSP、FPGA以核心的高性能数字控制技术的普及，多电平逆变器的研究与应用得到了迅猛发展，近年已经成为研究热点。根据主电路的拓扑结构，目前可将多电平逆变器分为二极管钳位、飞跨电容钳位 与单元级联三类。单元级联型多电平逆变器可以通过采用较低电压等级的功率开关器件串联的方法实现中高压的输出；每个功率单元可以采用比较低的开关频率，而串联后的等效开关频率可以得到成倍数的提高，可以大大减少开关损耗、降低和输出谐波含量。二极管嵌位型多电平逆变器通过二极管将输出电压限制在某些特定的电平，进而实现多电平输出。而飞跨电容钳位多电平逆变器采用多个电容悬浮的形式，通过控制各个飞跨电容的电压，进而无需多个用于电平钳位的二极管，就可以实现多电平电压输出。多电平逆变器在获得较低电压变化率应力，更低的电压谐波含量的同时，由于其使用的开关器件和储能器件数量较多，一方面造成其成本较高，体积较大，另一方面造成功率器件的总损耗明显提高，系统效率下降明显，同时也为系统散热带来较大难度。需要研究开发在获得多电平输出电压的同时，能够使用更少功率器件的多电平功率变换技术，以降低系统体积和成本，提闻系统效率，实现系统的闻效率节能运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以解决包含悬浮电容的不对称多电平逆变器的初始上电过程的悬浮电容的充电问题。一种包含预充电电路的单相不对称多电平逆变器，其组成包括电容Cl (I),电容C2 (2)，功率开关管Vl (3)，功率开关管V2 (4)，功率开关管V3 (5)，功率开关管V4 (6)，功率开关管V5 (7)，功率开关管V7 (8)，功率开关管V8 (9)，功率开关管V6 (10)，电容〇3(11)，功率开关管V9 (12)，功率开关管VlO (13)，开关Kl (14)，充电电阻Rl (15)，直流电压检测电路(16)，控制器(17)，隔离驱动电路(18)； 所述的电容Cl (I)的一端与电容C2 (2)的一端，V2 (4)的功率输出端以及V3 (5)的功率输入端相连，C2 (2)的另一端与外部输入的直流电源的负极，V4 (6)的功率输出端以及VlO (13)的功率输出端相连，Vl (3)的功率输出端与V2 (4)的功率输入端以及V5的功率输入端相连，V3(5)的功率输出端与V4 (6)的功率输入端以及V8 (9)的功率输出端相连，V5 (7)的功率输出端与电容C3 (11)的一端以及V7 (8)的功率输入端相连，V6 (10)的功率输入端与电容C3 (11)的另一端以及V8 (9)功率输出端相连，V7 (8)的功率输出端与V8 (9)的功率输入端相连，并作为交流电压输出的一个端口，V9 (12)的功率输出端和VlO (13)的功率输入端相连，并作为交流电压输出的另一个端口；开关Kl (14)的一端与充电电阻Rl (15)的一端以及外部输入的直流电源的正极相连,开关Kl (14)的一端与充电电阻Rl (15)的另一端以及电容Cl (I)的另一端，Vl (3)的功率输入端以及V9(12)的功率输入端相连；直流电压检测电路(16)用于检测直流输入电源、电容Cl (I)、电容C2 (2)以及电容C3 (11)的电压，直流电压检测电路(16)的输出端与控制器(17)的输入端相连，控制器(17)的输出端与隔离驱动电路(18)的输入端相连，隔离驱动电路(18)的输出端分别与开关Kl (14)的控制端、功率开关管Vl (3)的控制信号输入端、功率开关管V5 (7)的控制信号输入端、功率开关管V4 (6)的控制信号输入端以及功率开关管V6 (10)的控制信号输入·端相连。包含预充电电路的单相不对称多电平逆变器的充电方法的控制步骤为 一、在初始上电时，开关Kl(14)断开，通过直流电压检测电路(16)分别检测直流输入电源、电容Cl (1)、电容02 (2)以及电容C3 (11)的电压，并将其转换为检测到低电压信号输入到控制器(17)中； 二、在控制器(17)中，将电容Cl(I)的电压和电容C2 (2)的电压相加，所获得的电压和与直流输入电源电压相减，当所述的电压和与直流输入电源电压的差相差小于较小差值时，说明电容Cl (I)和电容C2 (2)已经充电完毕，执行步骤三；三、令功率开关管Vl(3)、功率开关管V5 (7)、功率开关管V4 (6)以及功率开关管V6(10)导通，电容C3 (11)开始充电，在电容C3 (11)的电压为直流输入电源电压的1/4时，关断功率开关管Vl (3)、功率开关管V5 (7)、功率开关管V4 (6)以及功率开关管V6 (10)，同时令开关Kl (14)闭合，将充电电阻Rl (15)短路，至此充电过程结束。 本专利技术所具有的优点(1)在获得相同电平数的输出电压波形的前提下，本专利技术由于采用新的不对称多电平逆变器拓扑，无需现有方案中的二极管箝位型多电平逆变器中的钳位二极管，相比于现有方案中的飞跨电容式多电平逆变器，储能电容和功率开关器件的数量均有所降低；(2)只需在多电平逆变器中加入充电电阻和短路开关，借助逆变器中现有的功率开关器件实现对两个串联电容和一个悬浮电容的预充电控制，无需额外增加充电电源或者预充电电路，因此本专利技术具有结构紧凑、成本较低以及效率较高等优点。附图说明 图I是本专利技术的原理 图2为逆变器输出电压为O的等效电路； 图3为逆变器输出电压为1/4的等效电路； 图4为逆变器输出电压为1/2的等效电路； 图5为逆变器输出电压为3/4的等效电路； 图6为逆变器输出电压为I的等效电路；图7是本专利技术的充电方法的流程 图8是本专利技术的为电容Cl (1)，电容C2 (2)充电过程的等效电路原理 图9是本专利技术的为电容C3 (11)充电过程的等效电路原理图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图I至图6具体说明本实施方式。图I为包含预充电电路的单相不对称九电平逆变器的原理图，一种包含预充电电路的单相不对称多电平逆变 器，其组成包括电容Cl (1)，电容C2 (2)，功率开关管Vl (3)，功率开关管V2 (4)，功率开关管V3 (5)，功率开关管V4 (6)，功率开关管V5 (7)，功率开关管V7 (8)，功率开关管V8(9)，功率开关管V6 (10)，电容03 (11)，功率开关管V9 (12)，功率开关管VlO (13)，开关Kl (14)，充电电阻Rl (15)，直流电压检测电路(16)，控制器(17)，隔离驱动电路(18); 所述的电容Cl (I)的一端与电容C2 (2)的一端，V2 (4)的功率输出端以及V3 (5)的功率输入端相连，C2 (2)的另一端与外部输入的直流电源的负极，V4 (6)的功率输出端以及VlO (13)的功率输出端相连，Vl (3)的功率输出端与V2 (4)的功率输入端以及V5(7)的功率输入端相连，V3 (5)的功率输出端与V4 (6)的功率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含预充电电路的单相不对称多电平逆变器，其特征在于，其组成包括电容C1（1），电容C2（2），功率开关管V1（3），功率开关管V2（4），功率开关管V3（5），功率开关管V4（6），功率开关管V5（7），功率开关管V7（8），功率开关管V8（9），功率开关管V6（10），电容C3（11），功率开关管V9（12），功率开关管V10（13），开关K1（14），充电电阻R1（15），直流电压检测电路（16），控制器（17），隔离驱动电路（18）；所述的电容C1（1）的一端与电容C2（2）的一端，V2（4）的功率输出端以及V3（5）的功率输入端相连，C2（2）的另一端与外部输入的直流电源的负极，V4（6）的功率输出端以及V10（13）的功率输出端相连，？V1（3）的功率输出端与V2（4）的功率输入端以及V5（7）的功率输入端相连，V3（5）的功率输出端与V4（6）的功率输入端以及V8（9）的功率输出端相连，V5（7）的功率输出端与电容C3（11）的一端以及V7（8）的功率输入端相连，V6（10）的功率输入端与电容C3（11）的另一端以及V8（9）功率输出端相连，V7（8）的功率输出端与V8（9）的功率输入端相连，并作为交流电压输出的一个端口，V9（12）的功率输出端和V10（13）的功率输入端相连，并作为交流电压输出的另一个端口；开关K1（14）的一端与充电电阻R1（15）的一端以及外部输入的直流电源的正极相连，开关K1（14）的一端与充电电阻R1（15）的另一端以及电容C1（1）的另一端，V1（3）的功率输入端以及V9（12）的功率输入端相连；？？？？直流电压检测电路（16）用于检测直流输入电源、电容C1（1）、电容C2（2）以及电容C3（11）的电压，直流电压检测电路（16）的输出端与控制器（17）的输入端相连，控制器（17）的输出端与隔离驱动电路（18）的输入端相连，隔离驱动电路（18）的输出端分别与开关K1（14）的控制端、功率开关管V1（3）的控制信号输入端、功率开关管V5（7）的控制信号输入端、功率开关管V4（6）的控制信号输入端以及功率开关管V6（10）的控制信号输入端相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李宣南，毛飞，王锡铜，
申请(专利权)人：哈尔滨东方报警设备开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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