[發明專利]一種基于逆阻型IGBT反并聯的T型多電平逆變電路

有效

• 申請號: 201410284932.3
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104038090B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 鄒積勇;楊婷;楊志;楊立軍
• 申請（專利權）人: 威凡智能電氣高科技有限公司
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種基于逆阻型IGBT反并聯的T型多電平逆變電路。

背景技術

普通的IGBT無法實現反向電壓阻斷，一般需要反并聯續流二極管，加裝RC吸收電路來實現多電平電路，增加了電路結構復雜程度，成本高，接線復雜；例如，專利CN103731057公開了一種本發明公開了T型三電平逆變器，包括輸入電壓、開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4、開關管Q5、開關管Q6和輸出負載，輸入電壓上并聯有吸收電路，能夠通過調節六個開關管實現將電壓分為0、U/2、-U/2三種電平，該申請局限于T型三電平逆變器的研究，并沒有涉及到T型五電平、七電平、九電平等多電平逆變器研究。

對于五電平逆變器研究，現有技術中一般通過調整開關管的工作模態輸出不同的電平，例如專利CN103701345公開了一種五電平逆變器，述逆變器交替處于第二工作模態和第三工作模態，此時逆變器交替輸出正1和正0電平。逆變器交替處于第一工作模態和第二工作模態，此時逆變器交替輸出正1和正2電平。在第四時段和第六時段，逆變器交替處于第五工作模態和第六工作模態；此時逆變器交替輸出負1和負0電平。在第五時段，逆變器交替處于第四工作模態和第五工作模態，此時逆變器交替輸出負1和負2電平，該申請雖然實現了五電平輸出，但是五電平的輸出是相互不獨立，為交替輸出，在需要輸出相對獨立的五電平時，該申請不適用。

例如專利CN103219907公開了一種五電平逆變器能夠明顯改善常用的五電平電路的損耗，提高逆變器的效率，但是增加了濾波器、電感等組件，增加了逆變器的諧波失真，同時設計復雜，不方便擴展。

專利CN103825443A公開了一種3電平以上的多電平逆變器，其避免開關元件的損壞，并抑制故障造成的安全性下降。本發明的多電平逆變器(100)具有：串聯在與正端子(P1)和負端子(N)之間的開關元件(U1、V1、W1、X2、Y2、Z2)；分別連接在開關元件彼此的各連接點與中間端子(G)之間的反向阻斷型開關元件(110)；交流輸出端子(OU、OV、OW)；生成用于切換多個開關元件通/斷的控制信號的控制部(120)；在有切斷交流輸出端子的輸出電壓的切斷信號輸入時，無論控制信號的狀態如何，分別切斷對第1開關元件(U1、V1、W1)、第2開關元件(X2、Y2、Z2)的控制信號切斷電路(140)和診斷控制信號切斷電路的故障的監視部(160)，該專利通過控制單元控制切換實現多電平產生，控制實現麻煩，電平產生具有滯后性。

綜上，現有技術的T型電平逆變器存在著電平輸出不獨立、容易諧波失真，進而導致開關頻率降低、控制實現復雜、電平產生滯后等技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型基于逆阻型IGBT反并聯形成的T型多電平逆變電路，將逆阻型IGBT反并聯構成雙向可控開關后，相對于二極管鉗位型三電平電路而言，在不增加導通損耗的情況下，通過反并聯逆阻型IGBT在多個串聯電容中點聯接，從而形成多個中點電壓鉗位電路，實現五電平、七電平、九電平等多電平輸出。隨著輸出電平數目的增加，不僅改善了輸出電壓的諧波失真(THD)，需要的濾波電感更小或者開關頻率也可隨之降低。

本發明技術方案如下：

基于一種逆阻型IGBT反并聯的T型多電平逆變電路，包括2n+1個擴展單元，擴展單元包括雙向可控開關、功率器件和直流電容，雙向可控開關、功率器件和直流電容依次串聯連接，直流電容與功率器件的遠離雙向可控開關的連接端斷開作為第一接入端，雙向可控開關的兩端為第二接入端。

所述2n+1個擴展單元依次順序連接，對2n+1個擴展單元進行了序號標注，2n+1個擴展單元依次順序連接時，電路端部第一接入端空接的擴展單元為第2n+1擴展單元，電路另一端第二接入端空接的擴展單元為第1擴展單元。n為自然數。

第2n+1擴展單元的第二接入端與第2n擴展單元的第一接入端相連接，第2擴展單元的第二接入端與第1擴展單元的第一接入端相連接，第1擴展單元的第二擴展接入端串聯連接端點直流電容和端點功率器件形成回路，第2n+1擴展單元的第一接入端直接相連接形成回路。端點直流電容與擴展單元中的直流電容結構相同，端點功率器件與擴展單元的功率器件結構相同。第2n+1擴展單元指T型多電平逆變電路中對2n+1個擴展單元進行了序號標注，從下倒上或者從右到左依次為第1擴展單元、第2擴展單元……第2n擴展單元、第2n+1擴展單元。