单电源级联多电平变流器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102005957A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102005957A(43)申请公布日2011.04.06(21)申请号201010534173.3(22)申请日2010.11.04(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街438号(72)发明人孙孝峰杜会元李昕(51)Int.Cl.H02M7/483(2007.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称单电源级联多电平变流器(57)摘要本发明属于多电平功率变换技术，具体涉及一种级联多电平逆变器的拓扑结构，在输出与传统级联型逆变器相同电平数量的情况下减少使用直流电源的数量。实现方法是用电容来代替传统拓扑中的直流电压源，通过间断为电容充电来维持电容电压。本发明主要用于高压大功率场合，省去了原来级联电路的多副边变压器。在保留传统多电平变流器谐波小、各功率晶体管只承受单倍电源电压的条件下，可得到三倍电源电压幅值的正弦波输出，易于实现大容量和能量双向流动。ACN102597CCNN110200595702005970A权利要求书1/1页1.一种单电源级联多电平逆变器的拓扑结构，其特征在于：该逆变器包括逆变桥(1)、逆变桥(2)、逆变桥(3)、辅助开关(4)和辅助开关(5)；逆变桥(1)为：电容(C1)的一端接主开关(S11)的集电极和主开关(S13)的集电极，另一端接主开关(S12)的发射极和主开关(S14)的发射极，主开关(S11)的发射极接主开关(S12)的集电极，主开关(S13)的发射极接主开关(S14)的集电极；逆变桥(2)为：直流电压源正极接主开关(S21)的集电极和主开关(S23)的集电极，直流电压源负极接主开关(S22)的发射极和主开关(S24)的发射极，主开关(S21)的发射极接主开关(S22)的集电极，主开关(S23)的发射极接主开关(S24)的集电极；逆变桥(3)为：电容(C3)的一端接主开关(S31)的集电极和主开关(S33)的集电极，另一端接主开关(S32)发射极和主开关(S34)的发射极，主开关(S31)的发射极接主开关(S32)的集电极，主开关(S33)的发射极接主开关(S34)的集电；逆变桥(1)的主开关(S13)的发射极和主开关(S14)的集电极接逆变桥(2)的主开关(S21)的发射极和主开关(S22)的集电极；逆变桥(2)的主开关(S23)的发射极和主开关(S24)的集电极接逆变桥(3)的主开关(S31)的发射极和主开关(S32)的集电极；逆变桥(1)的主开关(S11)的发射极和主开关(S12)的集电极接负载(Z)的一端，逆变桥(3)的主开关(S33)的发射极和主开关(S34)的集电极接负载的另一端；辅助开关(4)为单向开关或双向开关，辅助开关(4)的一端接逆变桥(1)的电容(C1)的一端，辅助开关(4)的另一端接直流电源的正极或负级；辅助开关(5)为单向开关或双向开关，辅助开关(5)的一端接逆变桥(3)的电容的一端，辅助开关(5)的另一端接直流电源的正极或负级。2.根据权利要求1的级联变流器，其特征在于：逆变桥(1)的主开关(S11、S12、S13、S14)、逆变桥(2)的主开关(S21、S22、S23、S24)和逆变桥(3)的主开关(S31、S32、S33、S34)为MOSFET。3.根据权利要求1的级联变流器，其特征在于：逆变桥(1)的主开关(S11、S12、S13、S14)、逆变桥(2)的主开关(S21、S22、S23、S24)和逆变桥(3)的主开关(S31、S32、S33、S34)为带体内无二极管的IGBT或GTO与二极管组合而成。4.根据权利要求1的级联变流器，其特征在于：辅助开关(4)和辅助开关(5)由IGBT或GTO(T1、T2)分别与二极管(D1、D2)并联，然后两者再串联而成。5.根据权利要求1的级联变流器，其特征在于：辅助开关(4)和辅助开关(5)由IGBT或GTO或MOSFET半导体(T1、T2)分别与二极管(D1、D2)串联，然后两者再并联而成。6.根据权利要求1的级联变流器，其特征在于：辅助开关(4)和辅助开关(5)由IGBT或GTO或MOSFET半导体(T1或T2)与二极管(D1或D2)串联组成。7.根据权利要求1的级联变流器，其特征在于：辅助开关(4)和辅助开关(5)由体内无反并联二极管的IGBT或GTO并联组成。8.根据权利要求1的级联变流器，其特征在于：辅助开关(4)和辅助开关(5)由全波整流桥与IGBT或GTO或MOSFET组成：开关管(T5)的发射极/源极接二极管(D5)的阳极和二极管(D6)的阳级；开关管(T5)的集电极/源极接二极管(D7)的阴极和二极管(D8)的阴级；二极管(D5)的阴极和二极管(D7)的阳极接输入