[發明專利]一種九電平逆變器及九電平有源濾波器

有效

• 申請號: 202110331932.4
• 申請日: 2021-03-28
• 公開（公告）號: CN113037109B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 高晗瓔;劉向南;任明杰;封帥;李志影
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/49;H02J3/01;H02J3/18;H02M1/12;H02M7/5387
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

本發明公開了一種九電平逆變器及九電平有源濾波器，屬于電能質量控制領域。本發明為了解決現有的多電平拓撲存在開關器件較多，損耗較大，系統體積成本較高的問題。本發明包括的第一電容并接在第一橋臂兩端，第二電容并接在第二橋臂兩端，第一橋臂的兩端分別通過第一雙向輔助開關和第二雙向輔助開關連接第二橋臂的兩端形成閉合回路，所述第七開關管的兩端分別連接第一電容的正極端和第二電容的負極端，第八開關管的兩端分別連接第二電容的正極端和第一電容的負極端。本發明具有開關損耗低、電壓應力小、電磁干擾低、系統容量大等優點。

技術領域

本發明涉及電能質量控制領域，特別是涉及一種九電平逆變器及九電平有源濾波器。

背景技術

功率變換技術的迅速發展帶動了電力電子器件的大量應用。一方面方便了電能的轉化和應用，另一方面也造成了嚴重的電能質量問題。非線性電氣設備被越來越多的應用于工業和商業，這些非線性負載會產生大量的諧波電流，諧波電流又會對自身和電網中的其他設備產生影響，同時造成輸電線路上電壓畸變，嚴重影響電能質量。有源電力濾波器以濾波特性好、體積小、應用靈活等優點，能夠用于動態抑制諧波和補償無功，是提高電能質量的重要裝置。與傳統兩電平有源電力濾波器相比較，多電平有源電力濾波器具有諧波含量低，電壓應力小，可以應用于中高壓大功率場合。但現有的多電平拓撲存在開關器件較多，損耗較大，系統體積成本較高的弊端。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種九電平逆變器及九電平有源濾波器，具有輸出電平多、開關損耗低、電壓應力小、電磁干擾低、系統容量大等優點，并且減少了輸出電壓波形的諧波含量，降低了系統的體積和成本。

本發明第一方面提供了一種九電平逆變器，包括電路結構相同的A相電路、B相電路和C相電路，所述B相電路包括第一橋臂、第二橋臂、第一電容、第二電容、第一雙向輔助開關、第二雙向輔助開關、第七開關管和第八開關管，第一橋臂包括第一開關管和第二開關管，第二橋臂包括第五開關管和第六開關管，所述第一電容并接在第一橋臂兩端，第二電容并接在第二橋臂兩端，第一橋臂的兩端分別通過第一雙向輔助開關和第二雙向輔助開關連接第二橋臂的兩端形成閉合回路，所述第七開關管的兩端分別連接第一電容的正極端和第二電容的負極端，第八開關管的兩端分別連接第二電容的正極端和第一電容的負極端。

進一步的，所述第一雙向輔助開關和第二雙向輔助開關的結構相同。

進一步的，所述第一雙向輔助開關包括第三開關管和四個二極管。

進一步的，所述九電平逆變器通過LCL濾波器連接電網。

進一步的，第一電容的電壓值V₁與第二電容的電壓值V₂的比為3:1。

進一步的，所述九電平分別為：0，±V₂，±(V₁-V₂)，±V₁，±(V₁+V₂)。

進一步的，輸出各電平時的電路導通情況為：

當輸出電平為V₁+V₂時，第一開關管、第六開關管和第八開關管導通，其余開關管關斷；

當輸出電平為+V₁時，第一開關管、第四開關管和第六開關管導通，其余開關管關斷；

當輸出電平為V₁-V₂時，第一開關管、第四開關管和第五開關管導通，其余開關管關斷；

當輸出電平為V₂時，第一開關管、第三開關管和第六開關管導通，其余開關管關斷；

當輸出電平為0時，第一開關管、第三開關管和第五開關管導通，其余開關管關斷；