三电平逆变器和供电设备制造技术

本发明专利技术提供了一种三电平逆变器和供电设备，包括：第一IGBT，其集电极连接到正的直流母线，其发射极连接到第一连接点，其集电极和发射极跨接有第一续流二极管；第二IGBT，其集电极连接到第一连接点，其发射极连接到第二连接点，其集电极和发射极跨接有第二续流二极管；第三IGBT，其集电极连接到第二连接点，其发射极连接到第三连接点，其集电极和发射极跨接有第三续流二极管；第四IGBT，其集电极连接到第三连接点，其发射极连接到负的直流母线，其集电极和发射极跨接有第四续流二极管；第一箝位二极管；和第二箝位二极管，第一IGBT和第四IGBT的开关速度高于第二IGBT和第三IGBT的开关速度，提高了逆变器的转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，尤其是涉及一种三电平逆变器和供电设备。
技术介绍
逆变器是指通过控制开关管的导通和关断将直流电压源的直流电能转换为交流电能的一种变换装置，是不间断电源(Uninterruptible PowerSystem)、太阳能技术和风力发电技术中的一个重要部件。目前，开关管通常采用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorFieId-Effeet Transistor, MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor, IGBT)等功率半导体器件。·逆变器有多种拓扑结构，其中二极管中点箝位型三电平逆变器(以下简称三电平逆变器)因其电路拓扑结构简单、容易控制且成本较低而得到广泛应用。在三电平逆变器中，每个桥臂有四个开关管、四个续流二极管和两个箝位二极管。通常将与直流电压源相连接的两个开关管称为外管，而将串联连接在两个外管之间的两个开关管称为内管。在三电平逆变器中，每相的开关状态有三种N、0和P，对应的输出电压分别为-Udc/2、0和Udc/2，因此，被称为三电平逆变器，其中Udc/2为直流电源的电压。在一种现有技术方案中，三电平逆变器的四个开关管均采用相同性能的IGBT。然而，这种三电平逆变器的IGBT总损耗较大，逆变器的转换效率较低。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种三电平逆变器和供电设备，能够提高逆变器的转换效率。第一方面，提供了一种三电平逆变器，包括第一绝缘栅双极型晶体管IGBT，第一IGBT的集电极连接到正的直流母线，第一 IGBT的发射极连接到第一连接点(或节点)，第一IGBT的集电极和发射极跨接有第一续流二极管；第二 IGBT，第二 IGBT的集电极连接到第一连接点，第二 IGBT的发射极连接到第二连接点，第二 IGBT的集电极和发射极跨接有第二续流二极管；第三IGBT，第三IGBT的集电极连接到第二连接点，第三IGBT的发射极连接到第三连接点，第三IGBT的集电极和发射极跨接有第三续流二极管；第四IGBT，第四IGBT的集电极连接到第三连接点，第四IGBT的发射极连接到负的直流母线，第四IGBT的集电极和发射极跨接有第四续流二极管；第一箝位二极管，分别连接第四连接点与第一连接点；第二箝位二极管，分别连接第四连接点与第三连接点，其中第四连接点为中性电位点，第二连接点为交流输出连接点，第一 IGBT和第四IGBT的开关速度高于第二 IGBT和第三IGBT的开关速度，或者第二 IGBT和第三IGBT的饱和导通压降低于第一 IGBT和第四IGBT的饱和导通压降。在第一种可能的实现方式中，第一 IGBT和第四IGBT的关断损耗小于第二 IGBT和第三IGBT的关断损耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的开通损耗小于第二 IGBT和第三IGBT的开通损耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的关断时间小于第二 IGBT和第三IGBT的关断时间；或者第一 IGBT和第四IGBT的开通时间小于第二 IGBT和第三IGBT的开通时间；或者第二IGBT和第三IGBT的饱和导通压降低于第一 IGBT和第四IGBT的饱和导通压降。结合上述任一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，三电平逆变器还包括低通滤波器，连接在第二连接点与负载之间，用于对所述第二连接点输出的交流信号进行滤波。结合上述任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，三电平逆变器还包括控制器，其输出端连接到所述第一 IGBT的栅极、第二 IGBT的栅极、第三IGBT的栅极和第四IGBT的栅极，用于根据预设的脉宽调制规则控制第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的开通和关断，以便在第二连接点输出交流信号。结合上述任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，三电平逆变器还包括第一电容器，连接在该正的直流母线与第四连接点之间；第二电容器，连接在该负的直流母线与第四连接点之间。 另一方面，提供了一种供电设备，其特征在于，包括三电平逆变器和直流电压源，其中该直流电压源的正极连接到正的直流母线，该直流电压源的负极连接到负的直流母线，其中该三电平逆变器包括第一绝缘栅双极型晶体管IGBT，第一 IGBT的集电极连接到该正的直流母线，第一 IGBT的发射极连接到第一连接点，第一 IGBT的集电极和发射极跨接有第一续流二极管；第二 IGBT，第二 IGBT的集电极连接到第一连接点，第二 IGBT的发射极连接到第二连接点，第二 IGBT的集电极和发射极跨接有第二续流二极管；第三IGBT，第三IGBT的集电极连接到第二连接点，第三IGBT的发射极连接到第三连接点，第三IGBT的集电极和发射极跨接有第三续流二极管；第四IGBT，第四IGBT的集电极连接到第三连接点，第四IGBT的发射极连接到负的直流母线，第四IGBT的集电极和发射极跨接有第四续流二极管；第一箝位二极管，分别连接第四连接点与第一连接点；第二箝位二极管，分别连接第四连接点与第三连接点，其中第四连接点为中性电位点，第二连接点为交流输出连接点，第一IGBT和第四IGBT的开关速度高于第二 IGBT和第三IGBT的开关速度，或者第二 IGBT和第三IGBT的饱和导通压降低于第一 IGBT和第四IGBT的饱和导通压降。在第一种可能的实现方式中，第一 IGBT和第四IGBT的关断损耗小于第二 IGBT和第三IGBT的关断损耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的开通损耗小于第二 IGBT和第三IGBT的开通损耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的关断时间小于第二 IGBT和第三IGBT的关断时间；或者第一 IGBT和第四IGBT的开通时间小于第二 IGBT和第三IGBT的开通时间。结合上述任一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，该三电平逆变器还包括低通滤波器，连接在第二连接点与负载之间，用于对第二连接点输出的交流信号进行滤波。结合上述任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，该三电平逆变器还包括控制器，该控制器的输出端连接到第一 IGBT的栅极、第二 IGBT的栅极、第三IGBT的栅极和第四IGBT的栅极，用于根据预设的脉宽调制规则控制第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的开通和关断，以便在第二连接点输出交流信号。结合上述任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，该三电平逆变器还包括第一电容器，连接在该正的直流母线与第四连接点之间；第二电容器，连接在该负的直流母线与第四连接点之间。在本技术方案中，第一 IGBT和第四IGBT采用高速IGBT，由于高速IGBT具有极短的拖尾电流和低关断损耗的特点，可显著降低第一 IGBT和第四IGBT的关断损耗，从而降低了 IGBT的总损耗，提高了逆变器的转换效率。或者，第二 IGBT和第三IGBT的饱和导通压降低于第一 IGBT和第四IGBT的饱和导通压降，可降低第二 IGBT和第三IGBT的导通损耗，从而降低了 IGBT的总损耗，提高了逆变器的转换效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平逆变器，其特征在于，包括：第一绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述第一IGBT的集电极连接到正的直流母线，所述第一IGBT的发射极连接到第一连接点，所述第一IGBT的集电极和发射极跨接有第一续流二极管；第二IGBT，所述第二IGBT的集电极连接到第一连接点，所述第二IGBT的发射极连接到第二连接点，所述第二IGBT的集电极和发射极跨接有第二续流二极管；第三IGBT，所述第三IGBT的集电极连接到第二连接点，所述第三IGBT的发射极连接到第三连接点，所述第三IGBT的集电极和发射极跨接有第三续流二极管；第四IGBT，所述第四IGBT的集电极连接到第三连接点，所述第四IGBT的发射极连接到负的直流母线，所述第四IGBT的集电极和发射极跨接有第四续流二极管；第一箝位二极管，分别连接到第四连接点与所述第一连接点；第二箝位二极管，分别连接所述第四连接点与所述第三连接点，其中所述第四连接点为中性电位点，所述第二连接点为交流输出连接点，所述第一IGBT和所述第四IGBT的开关速度高于所述第二IGBT和所述第三IGBT的开关速度，或者所述第二IGBT和所述第三IGBT的饱和导通压降低于所述第一IGBT和所述第四IGBT的饱和导通压降。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈构宜，崔兆雪，章陶，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：