[發明專利]一種五電平逆變器及其控制方法

無效

• 申請號: 201310693113.X
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103684019A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 王勇;黃金偉;湯小琪;林建;韓建華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學無錫研究院
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

?本發明涉及一種五電平逆變器及其控制方法，尤其涉及一種導通損耗小的五電平逆變器及其控制方法。

背景技術

?如圖1所示，傳統五電平電路包括第一至八二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8和第一至六IGBT?S1、S2、S1c、S2c、S3、S4，其與電源、第一、二電解電容C1、C2及第一負載R1配合連接，具體來說，所述電源正極分別連接C1的正極及S1、S3的正極端子，S1的負極端子分別與D1的陰極、S2的正極端子連接；所述電源負極分別連接C2的負極和S2c、S4的負極端子，S2c的正極端子分別與S1c的負極端子和D2的陽極連接，C1的負極、C2的正極、D1的陽極和D2的陰極分別接地，而S2的負極端子與S1c的正極端子連接，并共同連接第一負載的一端，而第一負載的另一端分別連接S3的負極端子和S4的正極端子；所述第一至六IGBT?S1、S2、S1c、S2c、S3、S4分別與二極管D3、D4、D5、D6、D7、D8反向并聯。

其中，第一負載R1根據實際情況確定，圖1中以電感與電阻的串聯結構為例進行說明。

假設電源電壓輸出Vdc，所述傳統五電平電路能夠輸出Vdc，Vdc/2，0，-Vdc/2，-Vdc五個電平，與兩電平、三電平電路相比具有較低的損耗，同時可以減少輸出電流的諧波，減少輸出濾波器尺寸。傳統五電平電路在風能發電、光伏發電等系統中得到了廣泛應用。

如圖2所示，傳統五電平電路在輸出Vdc（即加在第一負載R1兩端的電壓為Vdc）時，虛線表示電流為正，點劃線表示電流為負，不管電流正或負，電流輸出都需要經過三個功率器件，具有較高的導通損耗。

如圖3所示，傳統五電平電路在輸出Vdc/2（即加在第一負載R1兩端的電壓為Vdc/2）時，虛線表示電流為正，點劃線表示電流為負，不管電流正或負，電流輸出都需要經過三個功率器件，具有較高的導通損耗。

如圖4所示，傳統五電平電路在輸出0（即加在第一負載R1兩端的電壓為Vdc/2）時，虛線表示電流為正，點劃線表示電流為負，不管電流正或負，電流輸出都需要經過三個功率器件，具有較高的導通損耗。

綜上，傳統的五電平電路具有較高的導通損耗，有待改進。

發明內容

?本發明的目的，在于提供一種導通損耗低的五電平逆變器。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種五電平逆變器，具有第一至三輸入端和第四、五輸出端，第一至三輸入端與電源、第三、四電解電容配合連接，第四、五輸出端與第二負載連接，所述五電平逆變器的第一輸入端分別連接電源正極與第三電解電容的正極，第二輸入端分別連接電源負極與第四電解電容的負極，第三輸入端分別連接第三電解電容的負極與第四電解電容的正極，且第三輸入端接地，第四輸出端連接第二負載的正極，第五輸出端連接第二負載的負極；其特征在于：所述五電平逆變器包括第一至八全控型功率器件，第一全控型功率器件的正極端子與第七全控型功率器件的正極端子連接，該連接點作為所述五電平逆變器的第一輸入端；第二全控型功率器件的負極端子與第八全控型功率器件的負極端子連接，該連接點作為所述五電平逆變器的第二輸入端；第三全控型功率器件的負極端子與第五全控型功率器件的正極端子連接，該連接點作為所述五電平逆變器的第三輸入端；第三全控型功率器件的正極端子與第四全控型功率器件的正極端子連接，第五全控型功率器件的負極端子與第六全控型功率器件的負極端子連接，第四全控型功率器件的負極端子分別與第六全控型功率器件的正極端子、第一全控型功率器件的負極端子第二全控型功率器件的正極端子連接，該連接點作為所述五電平逆變器的第四輸出端；第七全控型功率器件的負極端子與第八全控型功率器件的正極端子連接，該連接點作為所述五電平逆變器的第五輸出端；且各個全控型功率器件均帶有一個反并聯二極管，所述第三、四、五和第六全控型功率器件采用Mosfet。

進一步的，所述第一、二、七、八全控型功率器件采用Mosfet或IGBT。

進一步的，所述Mosfet為CoolMosfet。

為了達成上述目的，本發明還提供一種五電平逆變器的控制方法，用于控制所述五電平逆變器工作在如下五種狀態：

第一種狀態：打開第一和第八全控型功率器件，關閉開第二至第七全控型功率器件，此時輸出電壓是Vdc，其中，Vdc表示電源電壓；

第二種狀態：關閉第一、二和第七全控型功率器件，打開第三、四、五、六和第八全控型功率器件，電路輸出Vdc/2；