[實用新型]七電平單相逆變器電路

有效

• 申請號: 201320640948.4
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN203537260U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 曾繁鵬;夏抒
• 申請（專利權）人: 寧波綠凱節能科技有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 杭州華知專利事務所(普通合伙) 33235
• 代理人: 寧岡

技術領域

本實用新型涉及一種逆變器，尤其是指一種七電平單相逆變器電路。

背景技術

電能是現代社會中不可或缺的重要能源，在不同的領域中都有非常廣泛的應用，使現代電網的承載壓力極大，用電緊張狀態日益嚴峻。隨著現代工業技術的發展，電力系統中非線性負荷大量增加，各種非線性和時變性電子裝置如逆變器、整流器以及各種開關電源等大規模的應用，導致的負面效應也日益明顯。

在過去的幾十年里，學者們進行了大量的研究和探索，提出了各種提高電能傳輸效率和降低電力電子設備對電網影響的方法，多電平技術就是其中的一種具有代表性且較為理想的解決方案。多電平變換器的概念最早是由日本學者A.Nabae等人在1980年IEEE工業應用年會上提出的，該電路用兩個串聯的電容將直流母線電壓分為三個電平，每個橋臂用四個功率開關串聯，用一對串聯鉗位二極管和內側功率開關管并聯，中心抽頭和第三電平連接，形成所謂中點鉗位(NPC－Neutral?Point?Clamped)變換器，主功率開關管關斷時僅承受直流母線電壓的一半，所以特別適合于高壓大功率應用場合。1983年，Bhagwat等學者在此基礎上，將三電平電路推廣到任意的多電平，對中點鉗位電路及其統一結構做了進一步的研究。

現階段多電平已經成為高壓大功率變換器研究的熱點，形成了多種拓撲結構：有效的改善輸出電壓波形，減少了輸出電壓中波形畸變；可以用耐壓值較低的功率器件實現大功率輸出；以較低的開關頻率獲得較高頻率的輸出電壓波形，因而效率較高；dv/dt應力大為減少，改善裝置的EMI特性。然而，現有的多電平逆變器的拓撲結構都存功率開關數量較多的缺點，這就給控制器的設計帶來了困難，限制了它們在實際中的應用。本實用新型就是針對這個缺點，通過減少功率開關數量來提高運行的穩定性，同時也降級了對控制器的要求。

實用新型內容

為了解決現有的多電平逆變器拓撲結構復雜、功率開關數量較多的問題，本實用新型提出了一種七電平單相逆變器電路，可以輸出七個不同的電平組合，具有功率開關少、控制簡單、運行穩定的優點。

本實用新型所采用的技術方案是：一種七電平單相逆變器電路，包括交流接入端口、電抗器、功率開關電路及直流電源V1、直流電源V2和直流電源V3，所述的交流接入端口設有a端和b端，所述的功率開關電路包括功率開關Q1、功率開關Q2、功率開關Q3、功率開關Q4、功率開關Q5、功率開關Q6、功率開關Q7和功率開關Q8，所述電抗器的一端連接交流端口的a端，電抗器的另一端與功率開關Q1的發射極、功率開關Q4的集電極電連接，交流端口的b端與功率開關Q2的發射極、功率開關Q3的集電極電連接，功率開關Q1的集電極、功率開關Q2的集電極、功率開關Q5的發射極、功率開關Q6的發射極電連接，功率開關Q3的發射極、功率開關Q4的發射極、功率開關Q7的發射極、功率開關Q8的集電極電連接，直流電源V1的正極與功率開關Q5的集電極電連接，直流電源V1的負極、直流電源V2的正極分別與功率開關Q6的集電極電連接，直流電源V2的負極、直流電源V3的正極分別與功率開關Q7的集電極電連接，直流電源V3的負極與功率開關Q8的發射極電連接。

本實用新型可以輸出七個不同的電平組合，具有功率開關少、控制簡單、運行穩定的優點。

作為優選，所述的電抗器為平波電抗器。

作為優選，所述的功率開關Q1、功率開關Q2、功率開關Q3、功率開關Q4、功率開關Q5、功率開關Q6、功率開關Q7、功率開關Q8均為IGBT。

作為另一優選，所述的功率開關Q1、功率開關Q2、功率開關Q3、功率開關Q4、功率開關Q5、功率開關Q6、功率開關Q7、功率開關Q8均為MOSFET。MOSFET元件適用于小功率場合。

作為優選，所述的直流電源V1、直流電源V2、直流電源V3的電壓值相同。這樣設計的電路具有對稱性。

作為優選，電抗器與交流端口之間連接有二極管和濾波電容，所述二極管的正極連接電抗器，二極管的負極連接交流接入端口的a端，所述濾波電容的兩端分別連接二極管的正極和交流接入端口的b端。二極管用來防止交流電網能量的倒灌，防止母線電壓較低時電網電流流向逆變器側；濾波電容用于逆變電路的濾波，濾去高頻電流分量。

本實用新型的有益效果是：具有功率開關數量少、結構簡單、降低了逆變器對控制器的依賴，可以提高整個系統的穩定性，在實際的應用中每個開關的開關應力較小，可以降低逆變器本身的能耗，有效減少散熱器的體積，增加逆變器整體效益。

附圖說明