[發明專利]三相三電平四橋臂儲能逆變器及逆變系統

在審

• 申請號: 202310551094.0
• 申請日: 2023-05-16
• 公開（公告）號: CN116526883A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 楊勇;毛建良;莫仁基;汪盼;樊小虎;文輝清;黃偉國
• 申請（專利權）人: 江蘇科曜能源科技有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02J7/34;H02J7/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;占園

本申請提供一種三相三電平四橋臂儲能逆變器及逆變系統，所述逆變器包括：儲能電路、三相三電平四橋臂電路，所述儲能電路包括四個電力電子開關管，所述三相三電平四橋臂電路中的每個橋臂包括兩個所述電力電子開關管，一方面四個所述橋臂提供一條支路作為中性點，使逆變器攜帶不平衡負載；另一方面，本申請的逆變器共利用十二個所述電力電子開關管，可減少電力電子開關管的數量，以解決增加逆變器裝置的重量以及體積的問題。

技術領域

本申請涉及電力電子與電能轉換領域，尤其涉及一種三相三電平四橋臂儲能逆變器及逆變系統。

背景技術

三相逆變器，用于電力用大功率逆變電源的設備，如：可再生能源發電、電力驅動等，逆變器作為負載與可再生能源的接口，確保其穩定性和可靠性是很重要的，相較于二電平逆變器，多電平逆變器輸出的電流、電流諧波含量更少。

多電平儲能逆變器又可分為中性點鉗位型、飛跨電容型和級聯H橋等結構；中性點鉗位型多電平逆變器利用鉗位二極管保持中點電壓，隨著電平數量的增加，所使用的鉗位二極管數量也會增加；飛跨電容型多電平逆變器利用電容穩壓的特性，保持中點電位，但隨著電平的增加需要使用更多的電容；級聯H橋多電平儲能逆變器需要使用隔離的直流電源。

三相逆變器由于三相對稱的結構，只能攜帶三相平衡的負載，而在實際應用場合中，往往會出現三相不平衡負載，對于三相不平衡負載可以利用單相半橋橋臂主動平衡中性點電位，但相應的，會增加逆變器裝置的重量以及體積。

發明內容

本申請提供一種三相三電平四橋臂儲能逆變器及逆變系統，以解決增加逆變器裝置的重量以及體積的問題。

第一方面，本申請提供一種三相三電平四橋臂儲能逆變器，包括：儲能電路、三相三電平四橋臂電路，其中，所述儲能電路包括第一電力電子開關管、第二電力電子開關管、第三電力電子開關管、第四電力電子開關管；所述第一電力電子開關管的集電極與直流電源的正極連接；所述第一電力電子開關管的發射極與所述第二電力電子開關管的集電極連接；所述第二電力電子開關管的發射極與所述第三電力電子開關管的集電極連接；所述第三電力電子開關管的發射極與所述第四電力電子開關管的集電極連接；所述第四電力電子開關管的發射極與所述直流電源的負極連接；所述三相三電平四橋臂電路包括相互并聯的u相橋臂、v相橋臂、w相橋臂以及f相橋臂，每相橋臂均包括：第五電力電子開關管以及第六電力電子開關管，所述第五電力電子開關管與所述第六電力電子開關管串聯；所述第五電力電子開關管的集電極與所述第一電力電子開關管的發射極連接；所述第六電力電子開關管的發射極與所述第四電力電子開關管的集電極連接。

可選的，所述儲能電路還包括第一電容以及第二電容；所述第一電容的一端與所述直流電源的正極連接，所述第一電容的另一端與所述第二電容連接；所述第二電容的另一端與所述直流電源的負極連接。

可選的，還包括第一濾波電路，所述u相橋臂、所述v相橋臂以及所述w相橋臂均通過所述第一濾波電路連接三相負載。

可選的，所述第一濾波電路包括第一濾波電感以及濾波電容；所述第一濾波電感的第一端連接所述u相橋臂、所述v相橋臂以及所述w相橋臂中的所述第五電力電子開關管的集電極，所述第一濾波電感的第二端與所述三相負載連接；所述濾波電容并聯在所述三相負載兩端。

可選的，還包括第二濾波電感，所述三相負載形成中性點；所述f相橋臂通過所述第二濾波電感連接所述三相負載的中性點。

可選的，所述第一濾波電感以及所述第二濾波電感為：LC濾波器、巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、貝塞爾濾波器中的任意一種或多種的組合。

可選的，所述u相橋臂、所述v相橋臂以及所述w相橋臂輸出電壓，分別為第一值、第二值以及第三值中的一種，所述第一值為正的總輸入電壓的1/2，所述第二值為0，所述第三值為負的總輸入電壓的1/2。