一种五电平逆变单元及五电平逆变器制造技术

本申请公开的五电平逆变单元包括八个反向并联二极管的开关器件和二个与开关器件串联的二极管，相对于现有技术，本申请公开的五电平逆变单元在实现单相和多相应用时在保证为电流提供通路的同时，保证整个逆变器的半导体器件较少，体积较小，成本较低，同时损耗较小，效率较高；并且具有五种有功工作模态和五种无功工作模态，满足交流负载或交流电网对无功的需求，相对于现有技术，应用范围广；并且由于每个电平都具有相应的有功路径和无功路径，保证了在发送有功或无功时，输出电流THD很小。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电力电子
，特别涉及一种五电平逆变单元及具有该五电平逆变单元的五电平逆变器。
技术介绍
中压大容量场合，多电平逆变器得到广泛的应用，目前的五电平逆变器主要是二极管箝位型。下面对二极管箝位型五电平逆变器予以介绍。参见附图说明图1，该图为现有技术中公开的二极管箝位型的五电平逆变器拓扑图。图I所示的是半桥五电平逆变器的拓扑结构。二极管用于为各个开关器件进行电压箝位。例如，第一二极管DBl用于将开关器件Tl下端的电位箝位于第一电容Cl的下 端；第二二极管DB2用于将开关器件T5下端的电位箝位于第一电容Cl的下端。其他二极管DB3、DB4、DB5和DB6类似，在此不再赘述。由于箝位二极管需要阻断多倍电平电压，通常需要多个相同标称值的二极管串联，这些二极管串联起来共同承受图I中二极管DB2承受的电压。由于二极管的分散性以及杂散参数的影响，标称值相同的二极管所能承受的压力也有所差别，这样串联起来可能引起有的二极管两端过电压。因此，需要均压电路措施和很大的RC吸收电路，但是这样将导致系统体积庞大，成本增加，且损耗较多，效率较低。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种五电平逆变单元及五电平逆变器，用以解决现有技术中逆变器系统体积庞大，成本增加，且损耗较多，效率较低等技术问题。本申请公开了一种五电平逆变单元，包括第一开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第二开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件、第九二极管和第十二极管；每个所述开关器件均反向并联一个二极管，分别为第一二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第二二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；该逆变单元的第一直流输入端与第三开关器件的第一端相连；第二直流输入端与第六开关器件的第二端相连；第三直流输入端与第四开关器件的第一端相连；第四直流输入端与第七开关器件的第二端相连；第五直流输入端与第九二极管的阳极和第十二极管的阴极相连；第四开关器件的第二端与第一开关器件的第一端以及第九二极管的阴极相连；第三开关器件的第二端与第五开关器件的第二端相连；第六开关器件的第一端与第八开关器件的第一端相连；第七开关器件的第一端与第二开关器件的第二端以及第十二极管的阳极相连；第一开关器件的第二端、第五开关器件的第一端、第八开关器件的第二端、第二开关器件的第一端相连，且与该逆变单元的交流输出节点相连。进一步地，该五电平逆变单元具有十个工作模态，分别为第一工作模态第一开关器件和第九二极管导通，电流路径第五直流输入端-第九二极管-第一开关器件-该逆变单元的交流输出节点；第二工作模态第三开关器件和第五二极管导通，电流路径为第一直流输入端-第三开关器件-第五二极管-交流输出节点；第三工作模态第一开关器件和第四开关器件导通，电流路径为第三直流输入端-第四开关器件-第一开关器件-交流输出节点；第四工作模态第二开关器件和第十二极管导通，电流路径为交流输出节点-第二开关器件-第十二极管-第五直流输入端；第五工作模态第六开关器件和第八二极管导通，电流路径为交流输出节点-第八二极管-第六开关器件-第二直流输入端；第六工作模态第二开关器件和第七开关器件导通，电流路径为交流输出节点-第二开关器件-第七开关器件-第四直流输入端；第七工作模态第一二极管和第四二极管导通，电流路径为交流输出节点-第一二极管-第四二极管-第三直流输入端；第八工作模态第七二极管和第二二极管导通，电流路径为第四直流输入端-第七二极管-第二二极管-交流输出节点；第九工作模态第五开关器件和第三二极管导通，电流路径为交流输出节点-第五开关器件-第三二极管-第一直流输入端；第十工作模态第六二极管和第八开关器件导通，电流路径为第二直流输入端-第六二极管-第八开关器件-交流输出节点。进一步地，该五电平逆变单元各开关器件的驱动信号见下表·权利要求1.一种五电平逆变单元，其特征在于，包括第一开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第二开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件、第九二极管和第十二极管；每个所述开关器件均反向并联一个二极管，分别为第一二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第二二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管； 该逆变单元的第一直流输入端与第三开关器件的第一端相连； 第二直流输入端与第六开关器件的第二端相连； 第三直流输入端与第四开关器件的第一端相连； 第四直流输入端与第七开关器件的第二端相连； 第五直流输入端与第九二极管的阳极和第十二极管的阴极相连； 第四开关器件的第二端与第一开关器件的第一端以及第九二极管的阴极相连； 第三开关器件的第二端与第五开关器件的第二端相连； 第六开关器件的第一端与第八开关器件的第一端相连； 第七开关器件的第一端与第二开关器件的第二端以及第十二极管的阳极相连； 第一开关器件的第二端、第五开关器件的第一端、第八开关器件的第二端、第二开关器件的第一端相连，且与该逆变单元的交流输出节点相连。2.根据权利要求I所述的五电平逆变单元，其特征在于，该五电平逆变单元具有十个工作模态，分别为 第一工作模态第一开关器件和第九二极管导通，电流路径第五直流输入端-第九二极管-第一开关器件-该逆变单元的交流输出节点； 第二工作模态第三开关器件和第五二极管导通，电流路径为第一直流输入端-第三开关器件-第五二极管-交流输出节点； 第三工作模态第一开关器件和第四开关器件导通，电流路径为第三直流输入端-第四开关器件-第一开关器件-交流输出节点； 第四工作模态第二开关器件和第十二极管导通，电流路径为交流输出节点-第二开关器件-第十二极管-第五直流输入端； 第五工作模态第六开关器件和第八二极管导通，电流路径为交流输出节点-第八二极管-第六开关器件-第二直流输入端； 第六工作模态第二开关器件和第七开关器件导通，电流路径为交流输出节点-第二开关器件-第七开关器件-第四直流输入端； 第七工作模态第一二极管和第四二极管导通，电流路径为交流输出节点-第一二极管-第四二极管-第三直流输入端； 第八工作模态第七二极管和第二二极管导通，电流路径为第四直流输入端-第七二极管-第二二极管-交流输出节点； 第九工作模态第五开关器件和第三二极管导通，电流路径为交流输出节点-第五开关器件-第三二极管-第一直流输入端； 第十工作模态第六二极管和第八开关器件导通，电流路径为第二直流输入端-第六二极管-第八开关器件-交流输出节点。3.根据权利要求I所述的五电平逆变单元，其特征在于， 该五电平逆变单元各开关器件的驱动信号见下表4.一种五电平逆变器，其特征在于，包括一个如权I至权3中任一项所述的逆变单元，其中 第一直流正电平端与第一直流输入端相连，第二直流正电平端与第三直流输入端相连，直流零电平端与第五直流输入端相连，第一直流负电平端与第二直流输入端相连，第二直流负电平端与第四直流输入端相连； 第一直流正电平端通过依次串联的第一直流电容和第二直流电容与第一直流负电平端相连； 第二直流正电平端通过依次串联的第三直流电容和第四直流电容与第二直流负电平端相连； 第一直流电容和第二直流电容的容值相同，第三直流电容和第四直流电容的容值相同； 第一直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五电平逆变单元，其特征在于，包括第一开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第二开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件、第九二极管和第十二极管；每个所述开关器件均反向并联一个二极管，分别为第一二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第二二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；该逆变单元的第一直流输入端与第三开关器件的第一端相连；第二直流输入端与第六开关器件的第二端相连；第三直流输入端与第四开关器件的第一端相连；第四直流输入端与第七开关器件的第二端相连；第五直流输入端与第九二极管的阳极和第十二极管的阴极相连；第四开关器件的第二端与第一开关器件的第一端以及第九二极管的阴极相连；第三开关器件的第二端与第五开关器件的第二端相连；第六开关器件的第一端与第八开关器件的第一端相连；第七开关器件的第一端与第二开关器件的第二端以及第十二极管的阳极相连；第一开关器件的第二端、第五开关器件的第一端、第八开关器件的第二端、第二开关器件的第一端相连，且与该逆变单元的交流输出节点相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪华，代尚方，李晓迅，汪洪亮，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：