五电平逆变器制造技术

本发明专利技术提供了一种五电平逆变器，其中：第一、二电容串联，第一和第二电容连接点即电容中点；第一与第二开关管、第七与第八开关管分别依次串联在第一、二电容之间；第一、二开关管连接于第三节点，第七、八开关管连接于第四节点；第三、四开关管串联，第五、六开关管串联后再并联，该并联支路连接在第三节点和电容中点之间，其中第三、五开关管连接于第一节点，第四、六开关管连接于第二节点；第一节点连接到电容中点，第二节点连接到第三节点；第三节点另一端连接滤波器一端,滤波器另一端连接第四节点，第一到第八二极管分别对应于对应并联在第一到第八开关管的两端。本发明专利技术能够明显改善常用的五电平电路的损耗，提高逆变器的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及一种逆变器，尤其是一种五电平逆变器。
技术介绍
随着风能发电、光伏发电、UPS(不间断电源)技术的不断发展，逆变器效率的要求也越来越被重视，因此五电平逆变器便应运而生。如，图1所示的传统五电平逆变器，它能够输出五个电平，与两电平、三电平电路相比具有较低的损耗，同时可以减少输出电流的谐波，减少输出滤波器尺寸。但是当电路输出Vdc、Vdc/2，0，-VdC/2、-VdC时，不管电流正负，如图2-4中实线和虚线箭头所示，电流都需要经过三个功率器件，具有较高的导通损耗。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种五电平逆变器，减少导通损耗，提高逆变器的效率。为实现上述目的，本专利技术提供一种五电平逆变器，包括:第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管和电感，其中:所述第一电容和所述第二电容串联，且两者的连接点即电容中点；所述第一开关管、所述第二开关管依次串联在所述第一电容和所述第二电容之间；所述第一开关管和所述第一电容连接于第五节点，所述第二开关管和所述第二电容连接于第六节点；所述第一开关管和所述第二开关管连接于第三节点；所述第七开关管与所述第八开关管串联连接；所述第七开关管连接于所述第五节点，所述第八开关管连接于所述第六节点；所述第七开关管和所述第八开关管连接于第四节点；所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联，这两个串联支路再并联，该并联支路连接在第三节点和电容中点之间，其中所述第三开关管和所述第五开关管连接于第一节点，所述第四开关管和所述第六开关管连接于第二节点；所述第一节点连接到电容中点，所述第二节点连接到所述第三节点；所述第三节点另一端连接电感一端；所述电感另一端与负载串联后连接所述第四节点；所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管分别对应于所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管第六开关管、第七开关管以及第八开关管，并对应并联在各开关管的两端。优选地，所述第一二极管的阳极连接于第三节点，所述第一二极管的阴极连接于第一电容；所述第二二极管的阴极连接于第三节点，所述第二二极管的阳极连接于第二电容；所述第三二极管的阳极连接于所述第一节点，所述第三二极管的阴极连接于所述第四开关管和所述第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接到第二节点；所述第五二极管的阳极连接于所述第六开关管和第六二极管阳极，所述第五二极管的阴极连接于所述第一节点，所述第六二极管的阴极连接于所述第二节点；所述第七二极管的阳极连接于第四节点，所述第七二极管的阴极连接于第五节点；所述第八二极管的阴极连接于第四节点，所述第八二极管的阳极连接于第六节点。本专利技术上述的第一开关管、第二开关管、第七开关管、第八开关管均为IGBT管(绝缘栅双极型晶体管)。本专利技术上述的第四开关管，第六开关管采用相同种类的开关管；上述的第三开关管，第五开关管采用相同种类的开关管；第四开关管、第六开关管的种类和第三开关管、第五开关管的种类可以相同或者不同。本专利技术所述第三 第六开关管具体可以采用如MOSFET管，PowerMosfet管(功率场效应管)，Coolmosfet管，IGBT管等开关管中的任意一种。优选地，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管第五开关管、第七开关管以及第八开关管均为IGBT管(绝缘栅双极型晶体管)，其中:所述第一开关管的发射极连接于第三节点，集电极连接于第一电容；所述第二开关管的集电极连接于第三节点，发射极连接于第二电容；所述第三开关管的发射极连接于第一节点，集电极连接于第四开关管；所述第五开关管的发射极连接于第六开关管，集电极连接于第一节点；所述第七开关管的发射极连接于第四节点，集电极连接于第五节点；所述第八开关管的集电极连接于第四节点，发射极连接于第六节点。这六个IGBT管的基极均连接控制信号。优选地，所述第四开关管和第六开关管均采用Coolmosfet管，其中:所述第四开关管的漏极连接于第三开关管的集电极，所述第四开关管的源极连接于第二节点；所述第六开关管的漏极连接于第二节点，所述第六开关管的源极连接于第五开关管的发射极。这两个Coolmosfet管的栅极均连接控制信号。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果:本专利技术所述的五电平逆变器具有传统五电平的所有优点，但与传统五电平逆变器电路不同，它在输出Vdc，Vdc/2, -Vdc/2, -Vdc时，不管电流正负，电流都只经过两个功率器件，具有较低的导通损耗。在输出O时虽然电流也需要通过三个功率器件，但是新的拓扑通过构造两个并联回路来减少导通损耗；同时通过IGBT和Coolmosfet的混合结构适应风电、光伏等具有功率波动性的系统。在功率大小的场合均能达到优化系统效率的目的。总的来说，它能够明显改善常用的五电平电路的损耗，提高逆变器的效率，尤其是风能发电、光伏发电等新能源发电系统。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为传统五电平逆变器电路图2-图4为传统五电平逆变器的电流路径图；图5为本专利技术一实施例五电平逆变器电路图；图6-图8为本专利技术一实施例五电平逆变器的正半周等效电路图；图9-图11为本专利技术一实施例五电平逆变器的负半周等效电路图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图5所示，本专利技术实施例提供一种五电平逆变器，包括:第一电容Cl、第二电容C2、第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5、第六开关管T6、、第七开关管T7、第八开关管T8、第一二极管Dl、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、电感L和电网Grid (或者其它负载)，其中:所述第一电容Cl和所述第二电容C2串联，所述第一电容Cl和所述第二电容C2连接点即电容中点O;所述第一开关管Tl、所述第二开关管T2依次串联在所述第一电容Cl和所述第二电容C2之间；所述第一开关管Tl和所述第一电容Cl连接于第五节点05，所述第二开关管T2和所述第二电容C2连接于第六节点06 ;所述第一开关管Tl和所述第二开关管T2连接于第三节点03 ；所述第七开关管T7和所述第八开关管T8串联连接，所述第七开关管T7连接于所述第五节点05，所述第八开关管T8连接于所述第六节点06 ;所述第七开关管T7和所述第八开关管T8连接于第四节点04 ；所述第三开关管T3和所述第四开关管T4串联，所述第五开关管T5和所述第六开关管T6串联，这两个串联支路再并联，该并联支路连接在第三节点03和电容中点O之间，其中所述第三开关管T3和所述第五本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五电平逆变器，其特征在于包括：第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管和电感，其中：所述第一电容和所述第二电容串联，且两者的连接点即电容中点；所述第一开关管、所述第二开关管依次串联在所述第一电容和所述第二电容之间；所述第一开关管和所述第一电容连接于第五节点，所述第二开关管和所述第二电容连接于第六节点；所述第一开关管和所述第二开关管连接于第三节点；所述第七开关管与所述第八开关管串联连接；所述第七开关管连接于所述第五节点，所述第八开关管连接于所述第六节点；所述第七开关管和所述第八开关管连接于第四节点；所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联，这两个串联支路再并联，该并联支路连接在第三节点和电容中点之间，其中所述第三开关管和所述第五开关管连接于第一节点，所述第四开关管和所述第六开关管连接于第二节点；所述第一节点连接到电容中点，所述第二节点连接到所述第三节点；所述第三节点另一端连接电感的一端；所述电感另一端与负载串联后连接所述第四节点；所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管分别对应于所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管以及第八开关管，并对应并联在各开关管的两端。...

【技术特征摘要】
1.一种五电平逆变器，其特征在于包括:第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管和电感，其中: 所述第一电容和所述第二电容串联，且两者的连接点即电容中点； 所述第一开关管、所述第二开关管依次串联在所述第一电容和所述第二电容之间；所述第一开关管和所述第一电容连接于第五节点，所述第二开关管和所述第二电容连接于第六节点；所述第一开关管和所述第二开关管连接于第三节点； 所述第七开关管与所述第八开关管串联连接；所述第七开关管连接于所述第五节点，所述第八开关管连接于所述第六节点；所述第七开关管和所述第八开关管连接于第四节占.所述第三开关管和所述第四开关管串联，所述第五开关管和所述第六开关管串联，这两个串联支路再并联，该并联支路连接在第三节点和电容中点之间，其中所述第三开关管和所述第五开关管连接于第一节点，所述第四开关管和所述第六开关管连接于第二节点；所述第一节点连接到电容中点，所述第二节点连接到所述第三节点；所述第三节点另一端连接电感的一端； 所述电感另一端与负载串联后连接所述第四节点； 所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管分别对应于 所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管以及第八开关管，并对应并联在各开关管的两端。2.根据权利要求1所述的五电平逆变器，其特征在于:所述第一二极管的阳极连接于第三节点，所述第一二极管的阴极连接于第一电容；所述第二二极管的阴极连接于第三节点，所述第二二极管的阳极连接于第二电容；所述第三二极管的阳极连接于所述第一节点，所述第三二极管的阴极连接于所述第四开关管和所述第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接到第二节点；所述第五二极管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王菲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：