[發明專利]一種三相三電平雙輸出逆變器

有效

• 申請號: 202011372910.4
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112511029B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 王汝田;袁帥;劉國欽;劉闖;蔡國偉;郭東波
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5395
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明是一種三相三電平雙輸出逆變器，其特點是，包括：直流側接入的兩個電容，18個開關模塊，逆變級1和逆變級2分別帶兩組三相負載；通過對開關模塊施加合理的驅動信號，三相三電平雙輸出逆變器可實現將單個直流輸入電壓變換為兩組頻率、幅值皆可調的三相交流電壓。其有益的效果是：體積小、成本低、結構合理，同時可滿足高壓大容量雙輸出逆變場合的需求，如風力發電系統、電動汽車和軌道牽引等。

技術領域

本發明涉及電力電子變換裝置技術領域，具體地說，是一種三相三電平雙輸出逆變器。

背景技術

近年來雙交流輸出系統在電動汽車，軌道牽引，風力發電等領域獲得重要應用。雙交流輸出系統的核心為雙輸出逆變器。目前，針對兩電平雙輸出逆變器的研究已較為成熟，但其無法滿足當今電力行業中對高壓大容量雙輸出逆變器的需求。與此同時，三電平技術可采用低壓器件實現高壓大容量輸出。因此，為實現雙輸出的同時兼具三電平技術的優點，迄今未見與本發明有關的三相三電平雙輸逆變器的文獻報道和實際應用。

發明內容

本發明的目的是：解決雙交流輸出領域所需要的高壓大容量逆變器的問題，提出一種體積小、成本低、結構合理以及用途廣泛的三相三電平雙輸出逆變器。

實現本發明目的采用的技術方案是，一種三相三電平雙輸出逆變器，其特征在于：它包括直流側接入的電容C₁和電容C₂、開關模塊A1～A4、開關模塊B1～B4、開關模塊C1～C4、開關模塊O1～O6；將逆變器的兩組輸出分別定義為逆變級1和逆變級2，逆變級1所帶的三相負載為Z_A1、Z_B1、Z_C1，逆變級2所帶的三相負載為Z_A2、Z_B2、Z_C2。

所述開關模塊A1～A4、開關模塊B1～B4、開關模塊C1～C4、開關模塊O1～O6的結構均相同，對于一個開關模塊由一個絕緣柵雙極晶體管與一個反并聯的二極管組成；一個開關模塊的二極管的陽極與絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，二極管的陰極與絕緣柵雙極晶體管的集電極相連；將一個開關模塊的絕緣柵雙極晶體管的發射極定義為開關模塊的發射極，絕緣柵雙極晶體管的集電極定義為開關模塊的集電極，開關模塊用符號Xn表示，開關模塊中的絕緣柵雙極晶體管用符號S_Xn表示，符號S_Xn的下標符號Xn表示其所在的開關模塊，開關模塊中的二極管用符號D_Xn表示，符號D_Xn的下標符號Xn表示其所在的開關模塊；其中，當X∈{A，B，C}時，n∈{1，2，3，4}；當X∈{O}時，n∈{1，2，3，4，5，6}。

直流側接入兩個電容，分別稱為電容C₁和電容C₂，電容C₁的正極與直流母線正極端P_bus相連接，電容C₁的負極與電容C₂的正極相連，電容C₂的負極與直流母線負極端N_bus相連接，并將電容C₁的負極與電容C₂的正極相連接的點定義為直流中性點O_bus；正極端P_bus與負極端N_bus之間的電壓為U_d，中性點O_bus電位為0，正極端P_bus與中性點O_bus之間的電壓為中性點O_bus與負極端N_bus之間的電壓為

開關模塊A1的集電極與直流母線正極端P_bus相連，開關模塊A1的發射極與開關模塊A2的集電極相連，開關模塊A2的發射極與開關模塊A3的集電極相連，開關模塊A3的發射極與開關模塊A4的集電極相連，開關模塊A4的發射極與直流母線負極端N_bus相連。