[發(fā)明專利]七電平逆變器及七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106849719B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳學智;趙亞雪;武文;童亦斌;張維戈;姜久春
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊;林錦輝

本發(fā)明提供一種七電平逆變器及其拓撲結(jié)構(gòu)，包括DC/AC單元和DC/DC單元，DC/AC單元包括：T1和T2串聯(lián)后與C1并聯(lián)，T1輸入端為第一直流輸入端P0；T3和T4串聯(lián)后與C2并聯(lián)，T4輸出端為第二直流輸入端N0；T5輸入端與T1輸出端和T2輸入端相連，T5輸出端與T7輸入端相連于C3的第一端P1；T6輸入端與T8輸出端相連于C3的第二端N1，T6輸出端與T3輸出端和T4輸入端相連；T7輸出端和T8輸入端與第一輸出端相連，T2輸出端和T3輸入端與第二輸出端相連。DC/DC單元輸入端為P0和N0，輸出端為P1和N1，用于補充C3功率差額維持C3電壓穩(wěn)定。本發(fā)明開關(guān)管數(shù)量少，電容數(shù)少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種七電平逆變器及七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

新能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展給電力電子技術(shù)提出了更高要求，大功率逆變器作為電能變換部分的核心部件，其性能的好壞直接影響電能輸出的質(zhì)量。多電平逆變器因具有輸出電平數(shù)多、輸出電壓諧波小、輸出功率大、開關(guān)頻率低、損耗小、效率高等優(yōu)點受到了學者們的青睞。現(xiàn)有研究的多電平逆變器主要包括：二極管鉗位型多電平逆變器、電容型多電平逆變器和級聯(lián)型多電平逆變器。其中，二極管鉗位型多電平逆變器為獲得較高的電平數(shù)，需要大量的二極管，增加了拓撲結(jié)構(gòu)的復雜度，大量的二極管也提高了發(fā)生故障的可能性和整體成本。電容型多電平逆變器亦是如此，以犧牲電容數(shù)量為代價來提高電平數(shù)。而級聯(lián)型多電平逆變器工作需要配置獨立直流電源，或采用多繞組移相變壓器，導致器件本身體積大，級聯(lián)型多電平逆變器的成本亦不容樂觀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、輸出電平數(shù)多、開關(guān)器件數(shù)量少，成本低的七電平逆變器及七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)，包括DC/AC單元和DC/DC單元，其中：所述DC/AC單元包括第一直流電容C1和第二直流電容C2、8個開關(guān)管T1～T8、與開關(guān)管反向并聯(lián)的8個二極管D1～D8以及中間電容C3，其中，第一直流電容C1和第二直流電容C2串聯(lián)，分別具有初始電壓；中間電容C3具有初始電壓；第一開關(guān)管T1和第二開關(guān)管T2串聯(lián)后與第一直流電容C1并聯(lián)，第一開關(guān)管T1的輸入端為第一直流輸入端P0；第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4串聯(lián)后與第二直流電容C2并聯(lián)，第四開關(guān)管T4的輸出端為第二直流輸入端N0；第五開關(guān)管T5的輸入端與第一開關(guān)管T1的輸出端和第二開關(guān)管T2的輸入端相連，第五開關(guān)管T5的輸出端與第七開關(guān)管T7的輸入端相連于中間電容C3的第一端P1；第六開關(guān)管T6的輸入端與第八開關(guān)管T8的輸出端相連于中間電容C3的第二端N1，第六開關(guān)管T6的輸出端與第三開關(guān)管T3的輸出端和第四開關(guān)管T4的輸入端相連；第七開關(guān)管T7和第八開關(guān)管T8串聯(lián)后與中間電容C3并聯(lián)；其中，第七開關(guān)管T7的輸出端和第八開關(guān)管T8的輸入端與第一輸出端O1相連，所述第二開關(guān)管T2的輸出端和第三開關(guān)管T3的輸入端與第二輸出端O2相連；所述DC/DC單元的輸入端為第一直流輸入端P0和第二直流輸入端N0，所述DC/DC單元的輸出端為第一端P1和第二端N1，用于補充七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)中間電容C3的功率差額，維持所述中間電容C3的電壓穩(wěn)定。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種七電平逆變器，包括至少一個上述七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)。

上述七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)及七電平逆變器中DC/AC單元，由中間電容C3和直流側(cè)的第一直流電容C1和第二直流電容C2以及開關(guān)管T1～T8來構(gòu)成不同的通路，且采用DC/DC單元來補充中間電容C3的功率差額，進而維持中間電容C3電壓穩(wěn)定，從而輸出七電平電壓，與二極管鉗位型七電平拓撲相比，減少了鉗位二極管數(shù)量；與飛跨電容型七電平拓撲相比，減少了飛跨電容數(shù)量；與級聯(lián)型七電平拓撲相比，減少了獨立電源數(shù)量，因此，本發(fā)明所述七電平逆變拓撲結(jié)構(gòu)及七電平逆變器使用開關(guān)器件數(shù)量少，且各開關(guān)管之間的連接簡單，體積小，成本低，具有較高的工程應用價值。

附圖說明

通過參考以下具體實施方式內(nèi)容并且結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白且易于理解。在附圖中：