[發明專利]一種基于開關電容及二極管鉗位的多電平逆變電路、系統

有效

• 申請號: 202010614273.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111800030B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 葉遠茂;陳少俊;怡勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明提出一種基于開關電容及二極管鉗位的多電平逆變電路，解決現有多電平逆變電路直接擴充開關管數目來實現多電平的輸出時，增大電路損耗及投資成本的問題，本發明僅通過增加少量的器件，再配合半橋逆變模塊中全控開關管的通斷，實現多電平狀態的輸出，避免開關管的過多擴充，減少整個電路的開關損耗，降低投資成本。

技術領域

本發明涉及多電平逆變的技術領域，更具體地，涉及一種基于開關電容及二極管鉗位的多電平逆變電路、系統。

背景技術

由于多電平逆變電路具有輸出電壓諧波含量少、器件電壓能力低等諸多優點，被廣泛應用于大功率電力拖動、高壓交直流輸電和新能源并網等應用場合。

傳統典型的二極管鉗位型三電平逆變電路如圖1所示，該電路由4個全控開關S₁～S₄和2個二極管D₁～D₂、電容器C₁和電容器C₂構成，電容器C₁和電容器C₂為輸入分壓電容，正常時，電容器C₁和電容器C₂各承擔+2E的電壓，連接點a2為該三電平逆變電路的中性點，通過控制4個全控開關的有序通斷，該電路可將直流電源電壓4E轉換成含有0和±2E三種電平的交流電輸出，此外，公開號為CN110707955A，公開日為2020年1月7日的中國專利中也公開了一種三相多電平逆變電路，僅采用一個電源輸入就可實現三相多電平交流電輸出，解決了現有多電平逆變電路需要多個輸入電源才能實現三電平輸出的問題，但是再進一步，當實際要求輸出的電平數目較多時，現有的多電平逆變電路需要擴充較多的開關管來實現多個電平的輸出，而開關管數目的增多也造成整個電路的損耗增大。

綜上所述，如何實現逆變電路的多電平輸出，而又不增加過多的開關管成為一個亟待解決的問題。

發明內容

當實際要求輸出的電平數目較多時，現有的多電平逆變電路需要擴充較多的開關管來實現多個電平的輸出，而開關管數目的增多將造成整個電路的損耗增大，為解決上述技術問題，本發明提出一種基于開關電容及二極管鉗位的多電平逆變電路、系統，通過增加少量的器件，就可實現多電平的輸出，避免開關管的過多擴充，同時減少整個電路的損耗。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

一種基于開關電容及二極管鉗位的多電平逆變電路，包括直流電源、由依次相連的第一分壓電容C₁及第二分壓電容C₂組成的分壓電容支路、首尾依次連接的第一二極管D₁及第二二極管D₂、開關電容模塊、由若干個全控開關管構成的半橋逆變模塊及第一輸出端u_o+；所述分壓電容支路、半橋逆變模塊均并聯在直流電源的兩端；所述開關電容模塊的a端、第一二極管D1與第二二極管D2的連接點a1、第一分壓電容C1與第二分壓電容C2的連接點a2依次連接，第一分壓電容C1與第二分壓電容C2的連接點a2為中性點，開關電容模塊的b端與第一二極管D₁的陰極端連接于半橋逆變模塊的第一開斷點c，開關電容模塊的d端與第二二極管D₂的陽極端連接于半橋逆變模塊的第二開斷點e，所述半橋逆變模塊的第三開斷點f連接多電平逆變電路的第一輸出端u_o+。

在此，以二極管鉗位型的多電平逆變電路為基礎，僅通過增加開關電容模塊，再配合半橋逆變模塊中全控開關管的通斷，實現多電平狀態的輸出。