[發明專利]一種單相半橋三電平逆變器

無效

• 申請號: 201110326726.0
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102437770A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 汪洪亮;傅立秦;倪華;余鴻;張婧;王航;姚丹;邵章平
• 申請（專利權）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙景平;逯長明

技術領域

本發明涉及電壓轉換技術領域，具體涉及一種單相半橋三電平逆變器。

背景技術

逆變器是指通過半導體功率開關器件的開通和關斷作用，將直流電能轉換為交流電能的一種變換器。近年來，三電平逆變器由于具有輸出容量大、輸出電壓高、電流諧波含量小等優點，在高壓大功率交流電機變頻調速領域得到了廣泛的應用。

現有的單相半橋三電平逆變器拓撲結構主要有兩類，分別是：“1”字型拓撲結構和“T”字型拓撲結構。

如圖1所示，是現有技術中“1”字型拓撲結構的示意圖。

在該單相半橋逆變器中，通過在直流正負母線電壓之間串聯兩個容抗相等的電容(即圖1中的電容C1和電容C2)來獲得三個電平：正母線電平、兩電容串聯接點電平、負母線電平。單相半橋逆變器交流輸出的一個接線端子從上述兩串聯電容的接點n引出，另一個交流輸出端子從圖中a點引出。

該單相半橋逆變器的工作過程如下：

當半導體開關管T1、T2導通，半導體開關管T3、T4、二極管D3、D4、D5、D6截止時，輸出節點a的電平等于正母線電平。輸出側電流從a點流出到電感L1時，二極管D1、D2截止，電流回路為T1-T2-L1-V_G-L2-C1-T1；輸出側電流從L1流進a點時，二極管D1、D2導通，電流回路為D2-D1-C1-L2-V_G-L1-D2。

當半導體開關管T2、T3導通，半導體開關管T1、T4、二極管D1、D2、D3、D4截止時，輸出節點a的電平等于兩電容串聯接點電平。輸出側電流從a點流出到L1時，二極管D5導通，二極管D6截止，電流回路為D5-T2-L1-V_G-L2-D5；輸出側電流從L1流進a點時，二極管D6導通，二極管D5截止，電流回路為T3-D6-L2-V_G-L1-T3。

當半導體開關管T3、T4導通，半導體開關管T1、T2、二極管D1、D2、D5、D6截止時，輸出節點a的電平等于負母線電平。輸出側電流從a點流出到L1時，二極管D3、D4導通，電流回路為D4-D3-L1-V_G-L2-C2-D4；輸出側電流從L1流進a點時，二極管D3、D4截止，電流回路為T3-T4-C2-L2-V_G-L1-T3。

由上述工作過程可知，“1”字型三電平逆變器的四組半導體開關管(T1和D1，T2和D2，T3和D3，T4和D4)承受的最大電壓為直流總輸入電壓的一半，因此，可以選擇額定電壓較小的半導體開關管進而減小其開關損耗。但在該拓撲中，需要兩個箝位二極管D5、D6，增加了器件個數和其損耗，同時還增加了半導體開關管T2、T3的通態損耗。

如圖2所示，是現有技術中“T”字型拓撲結構的示意圖。

在該單相半橋逆變器中，通過在直流正負母線電壓之間串聯兩個容抗相等的電容(即圖2中的電容C1和電容C2)來獲得三個電平：正母線電平，兩電容串聯接點電平，負母線電平，單相半橋逆變器交流輸出的一個接線端子從上述兩串聯電容的接點n引出，另一個交流輸出端子從圖中a點引出。

該單相半橋逆變器的工作過程如下：

當半導體開關管T1、T2導通，半導體開關管T3、T4、D2、D3、D4截止時，輸出節點a的電平等于正母線電平。輸出側電流從a點流出到電感L1時，二極管D1截止，電流回路為T1-L1-V_G-L2-C1-T1；輸出側電流從電感L1流進a點時，二極管D1導通，電流回路為D1-C1-L2-V_G-L1-D1。

當半導體開關管T2、T3導通，半導體開關管T1、T4、D1、D4截止時，輸出節點a的電平等于兩電容串聯接點電平。輸出側電流從a點流出到電感L1時，二極管D3導通，二極管D2截止，電流回路為T2-D3--L1-V_G-L2-T2；輸出側電流從電感L1流進a點時，二極管D2導通，二極管D3截止，電流回路為T3-D2-L2-V_G-L1-T3。

當半導體開關管T3、T4導通，半導體開關管T1、T2、D1、D2、D3截止時，輸出節點a的電平等于負母線電平。輸出側電流從a點流出到電感L1時，二極管D4導通，電流回路為D4-L1-V_G-L2-C2-D4；輸出側電流從電感L1流進a點時，二極管D4截止，電流回路為T4-C2-L2-V_G-L1-T4。