[發明專利]四電平拓撲單元及其應用電路

有效

• 申請號: 201210038799.4
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN102570881A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 汪洪亮;陶磊;倪華;岳秀梅;宋煬
• 申請（專利權）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/537
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明屬于電力電子技術技術領域，尤其涉及四電平拓撲單元及其應用電路。

背景技術

逆變器可以將直流電轉變為交流電。隨著技術的不斷發展和進步，人們生活水平的不斷提高，逆變器也成為了人們應急和外出的一種重要設備。目前的逆變器多為二極管鉗位型逆變器或飛跨電容型逆變器。

圖1和圖2分別示出了傳統四電平逆變器的部分結構。其中，圖1為二極管鉗位型四電平逆變器的部分結構，圖2為飛跨電容型四電平逆變器的部分結構。在圖1所示逆變器結構中，通過電容C1、C2和C3產生四個不同電位的電信號，并且每個四電平拓撲單元包括六個開關管和十個二極管；在圖2所示逆變器結構中，每個四電平拓撲單元包括六個開關管和六個二極管，但是逆變器中必須設置電容C1、C2、C3、C4、C5和C6來產生四個不同電位的電信號。

因此，傳統的二極管鉗位型四電平逆變器和飛跨電容型四電平逆變器中使用的半導體器件數量較多，增加了逆變器的成本，并且也增大了逆變器的封裝難度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種應用于四電平逆變器的四電平拓撲單元，可以減小四電平逆變器中半導體器件的數量，有效降低四電平逆變器的成本和封裝難度。本發明還提供了多種四電平逆變器和一種四電平直流交流轉換芯片。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種四電平拓撲單元，應用于四電平逆變器中，包括第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管、第一鉗位二極管、第二鉗位二極管和六個二極管；

所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管和第六開關管分別反向并聯一個二極管；

直流電源的正端依次通過第一電容、第二電容和第三電容連接至所述直流電源的負端；

所述第一開關管的第一端連接至所述第一電容的第一端、第二端連接至第一節點；所述第二開關管的第一端連接至所述第一節點、第二端連接至第二節點；所述第五開關管的第一端連接至所述第二節點、第二端連接至第三節點；所述第六開關管的第一端連接至所述第三節點、第二端連接至所述第三電容的第二端；所述第三開關管的第一端連接至所述第三電容的第一端、第二端連接至第四節點；所述第四開關管的第一端連接至所述第二節點、第二端連接至所述第四節點；所述第一鉗位二極管的陽極連接至所述第一電容的第二端、陰極連接至所述第一節點；所述第二鉗位二極管的陽極連接至所述第三節點、陰極連接至所述第一電容的第二端；所述第二節點為所述四電平拓撲單元的交流輸出端。

優選的，

上述四電平拓撲單元包括四個工作模態，分別為：

第一工作模態，所述第一開關管和第二開關管導通，其余開關管截止；

第二工作模態，所述第二開關管和第五開關管導通，其余開關管截止；

第三工作模態，所述第三開關管和第四開關管導通，其余開關管截止；

第四工作模態，所述第五開關管和第六開關管導通，其余開關管截止。

優選的，

在上述四電平拓撲單元中，所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管和第六開關管的驅動信號通過比較正弦波與第一三角波和/或第二三角波確定，所述第一三角波和第二三角波具有相同的頻率和幅值，所述第一三角波的波谷等于所述第二三角波的波峰；

所述第一開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第一三角波進行比較產生，當所述正弦波大于所述第一三角波時所述第一開關管導通，反之截止；

所述第二開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第二三角波進行比較產生，在所述正弦波的正半周期內，當所述正弦波大于所述第二三角波時所述第二開關管導通，反之截止，在所述正弦波的負半周期內，當所述正弦波的反向波小于所述第二三角波時所述第二開關管導通，反之截止；

所述第三開關管的驅動信號由所述正弦波的反向波與所述第一三角波進行比較產生，當所述正弦波的反向波小于所述第一三角波時所述第三開關管導通，反之截止；

所述第四開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第二三角波進行比較產生，在所述正弦波的正半周期內，當所述正弦波小于所述第二三角波時所述第四開關管導通，反之截止，在所述正弦波的負半周期內，當所述正弦波的反向波大于所述第二三角波時所述第四開關管導通，反之截止；

所述第五開關管的驅動信號由所述正弦波與所述第一三角波進行比較產生，當所述正弦波小于所述第一三角波時所述第五開關管導通，反之截止；