[發明專利]一種單相五電平逆變器

有效

• 申請號: 201210330240.9
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102843056A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 胡兵;薛麗英;陸鑫;申譚;張彥虎
• 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
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種單相五電平逆變器。

背景技術

目前太陽能發電仍然存在成本過高，效率偏低的缺陷，故研究高效率的并網逆變器拓撲，對于提高太陽能并網發電效率，降低發電成本有重要的意義。

針對傳統全橋拓撲效率較低的問題，業內提出了多種技術方案，如中國發明專利CN1967998和CN1967997分別提出了一種三電平雙降壓式全橋逆變器和一種五電平雙降壓式全橋逆變器，基本思想均是由獨立二極管實現續流，從而使得開關管可以選擇導通壓降更低的MOSFET，提高逆變器的效率。但是CN1967997提出的五電平雙降壓式全橋逆變器相對于三電平雙降式全橋逆變器并沒有降低開關管的開關損耗及磁元件損耗。

綜上所述，如何降低開關管的損耗，提高逆變器的工作效率成為本領域技術人員需要解決的技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種單相五電平逆變器，能夠降低開關管的損耗，提高逆變器的工作效率。

本發明提供一種單相五電平逆變器，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、第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；

第一開關管的第一端連接直流電源的正端，第二端連接第二節點；

第二開關管的第一端連接所述第二節點，第二端連接直流電源的負端；

第三開關管的第一端連接所述第二節點，第二端連接第三二極管的陰極，第三二極管的陽極連接第一節點；所述第一節點的電壓為直流電源的電壓的1/2；

第四開關管的第一端連接所述第二節點，第二端連接第四二極管的陽極，第四二極管的陰極連接所述第一節點；

第五開關管的第一端連接直流電源的正端，第二端連接第三節點；

第六開關管的第一端連接第四節點，第二端連接直流電源的負端；

第二二極管的陰極連接直流電源的正端，第二二極管的陽極連接第四節點；

第一二極管的陰極連接第三節點，第一二極管的陽極連接直流電源的負端；

第三節點和第二節點是該逆變器的正電壓輸出端；

第四節點和第二節點是該逆變器的負電壓輸出端。

優選地，所述開關管為cool?MOS管或者IGBT管。

優選地，所述二極管為碳化硅二極管或者快恢復二極管。

優選地，所述第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管均為高頻開關管；所述第五開關管和第六開關管的開關頻率與電網電壓的頻率相同。

優選地，還包括第一電感、第二電感和電容；

第一電感的一端連接第三節點，另一端通過電容連接第二節點；

第二電感的一端連接第四節點，另一端通過電容連接第二節點；

電容并聯在交流負載的兩端。

優選地，還包括第一電感、第二電感、隔離變壓器和電容；

第一電感的一端連接第三節點，另一端通過隔離變壓器的初級繞組連接第二節點；

第二電感的一端連接第四節點，另一端通過隔離變壓器的初級繞組連接第二節點；

電容并聯在隔離變壓器的次級繞組的兩端，同時，電容并聯在交流負載的兩端。

優選地，電網電壓的正半周，該五電平逆變器共有三種有功工作模態，分別為：

第一模態：第二開關管和第五開關管均導通，其余開關管均截止；電流的路徑為：第五開關管-第一電感-第二開關管-第五開關管；

第二模態：第四開關管和第五開關管均導通，其余開關管均截止；電流的路徑為：第五開關管-第一電感-第四開關管-第四二極管-第五開關管；

第三模態：第一開關管和第五開關管均導通，其余開關管均截止；電流的路徑為：第五開關管-第一電感-第一開關管-第五開關管；

電網電壓的負半周，該五電平逆變器共有三種有功工作模態，分別為：

第七模態：第一開關管和第六開關管均導通，其余開關管均截止，電流的路徑為：第一開關管-第二電感-第六開關管-第二電容-第一電容-第一開關管；

第八模態：第三開關管和第六開關管均導通，其余開關管均截止，電流的路徑為：第三二極管-第三開關管-第二電感-第六開關管-第三二極管；

第九模態：第二開關管和第六開關管均導通，其余開關管均截止，電流的路徑為：第二開關管-第二電感-第六開關管-第二開關管。

優選地，電網電壓的正半周，該五電平逆變器共有三種無功工作模態，分別為：