【技术实现步骤摘要】
用三端开关网络的低电压应力二极管箝位型多电平逆变器
本专利技术涉及一种多电平逆变器，具体涉及用三端开关网络的低电压应力二极管箝 位型多电平逆变器，即使用新型三端开关网络的低电压应力二极管电压箝位型多电平单相 逆变器和三相逆变器。
技术介绍
逆变器可将直流电转换为交流电。逆变器是不间断电源（UPS)，及风能、太阳能光 伏、与燃料电池等新能源发电系统中的重要组成部分。转换效率、输出谐波是逆变器最重要 的电气指标，高转换效率可降低功率损耗、低谐波能改进电能质量。 逆变器内的功率器件和输出滤波电感的损耗限制了逆变器效率的提高。同时市场 竞争的日剧激烈、功率开关管、及钢铁铜等原材料价格的上涨，给逆变器厂家带来了很大的 成本压力。目前由于受功率器件性能的限制，传统电压箝位型多电平逆变器拓扑的功率器 件和滤波电感的损耗已经很难降低，研制高性能低成本的多电平逆变器成为各个逆变器厂 家的目标。 传统电压箝位型多电平逆变器的功率开关器件额定耐压较高，存在较大通态损耗 和开关损耗，导致功率开关器件的总损耗大，从而降低了整个系统的效率。同时输出滤波电 感的体积、尺寸、及重量改进空间有限，进一步影响了逆变器的效率与成本。 为了可使用低耐压功率开关管、以降低功率损耗，并且减小输出滤波电感体积、以 提高电能质量，近年来多电平逆变器拓扑得到了越来越多的实际应用。其中，中点箝位型 (Neutral point clamped, NPC)多电平拓扑由于结构简洁，从而在UPS与光伏逆变器中大 量被应用。但是，电感损耗与输出谐波仍然较大。 因此，期望提...
【技术保护点】
使用新型三端开关网络的低电压应力二极管电压箝位型多电平单相半桥逆变器，其特征在于包括：两个输入电源，两个输入滤波电容，六个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和六个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极和第四功率二极管的阴极及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连，第一输入滤波电容的负极和第一输入电源的负极与第二输入滤波电容的正极和第二输入电源的正极相连，构成中点地电位；第一功率开关管的发射极和第二功率开关管的集电极与第五功率二极管的阴极相连，第三功率开关管的发射极和第四功率开关管的集电极与第六功率二极管的阳极相连，第五功率二极管的阳极和第六功率二极管的阴极与中点电位相连；第一功率二极管的阴极和第二功率二极管的阳极与第五功率开关管的发射极相连，第三功率二极管的阴极和第四功率二极管的阳极与第六功率开关管的集电极相连，第五功率开关管的集电极和第六功率开关管的发射极与中点电位相连；第二功率开关管的发射极和第二功率二极管的阴极与反相耦合变压器...
【技术特征摘要】
1. 使用新型三端开关网络的低电压应力二极管电压箝位型多电平单相半桥逆变器，其 特征在于包括：两个输入电源，两个输入滤波电容，六个功率开关管及其体二极管，一个反 相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和六个功率二极管；其中 第一功率开关管的集电极和第四功率二极管的阴极及第一输入滤波电容的正极与第一输 入电源的正极相连，第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第二输入滤波电 容的负极与第二输入电源的负极相连，第一输入滤波电容的负极和第一输入电源的负极与 第二输入滤波电容的正极和第二输入电源的正极相连，构成中点地电位；第一功率开关管 的发射极和第二功率开关管的集电极与第五功率二极管的阴极相连，第三功率开关管的发 射极和第四功率开关管的集电极与第六功率二极管的阳极相连，第五功率二极管的阳极和 第六功率二极管的阴极与中点电位相连；第一功率二极管的阴极和第二功率二极管的阳极 与第五功率开关管的发射极相连，第三功率二极管的阴极和第四功率二极管的阳极与第六 功率开关管的集电极相连，第五功率开关管的集电极和第六功率开关管的发射极与中点电 位相连；第二功率开关管的发射极和第二功率二极管的阴极与反相耦合变压器第一绕组的 同名端相连，第三功率开关管的集电极和第三功率二极管的阳极与反相耦合变压器第二绕 组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的 同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连，输出滤波电容及输出负载的 另一端与中点地电位相连；六个功率开关管由六个驱动信号驱动，其中第一驱动信号由第 一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三驱 动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而 成，第五驱动信号与第六驱动信号无需调制；第一调制波和第三调制波的相位相同，第一载 波的相位和第三载波的相位相差180度，第二调制波和第四调制波为工频正弦波，第二载 波的相位和第四载波的相位相差180度； 所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组 变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者无需输出滤波电感、与/或输出滤波电容，由感 性负载本身构成滤波电路；所述两个输入电源还能用一个输入电源代替。2. 根据权利要求1所述的使用新型三端开关网络的低电压应力二极管电压箝位型多 电平单相半桥逆变器，其特征在于还包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和 输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。3. 使用新型三端开关网络的低电压应力二极管电压箝位型多电平单相全桥逆变器， 其特征在于包括两个权利要求1所述的低电压应力二极管电压箝位型多电平单相半桥逆 变器的桥臂，具体包括：两个输入电源，两个输入滤波电容，十二个功率开关管及其体二极 管，两个反相耦合的两绕组变压器，两个输出滤波电感和一个输出滤波电容，十二个功率二 极管；第一功率开关管的集电极和第四功率二极管的阴极及第七功率开关管的集电极和第 十功率二极管的阴极与第一输入滤波电容的正极和第一输入电源的正极相连，第四功率开 关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第十功率开关管的发射极和第七功率二极管的 阳极与第二输入滤波电容的负极和第二输入电源的负极相连，第一输入滤波电容的负极和 第一输入电源的负极与第二输入滤波电容的正极和第二输入电源的正极相连，构成中点地 电位；第一功率开关管的发射极和第二功率开关管的集电极与第五功率二极管的阴极相 连，第三功率开关管的发射极和第四功率开关管的集电极与第六功率二极管的阳极相连， 第五功率二极管的阳极和第六功率二极管的阴极与中点电位相连；第一功率二极管的阴极 和第二功率二极管的阳极与第五功率开关管的发射极相连，第三功率二极管的阴极和第四 功率二极管的阳极与第六功率开关管的集电极相连，第五功率开关管的集电极和第六功率 开关管的发射极与中点电位相连；第二功率开关管的发射极和第二功率二极管的阴极与第 一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第三功率开关管的集电极和第三功率二极管的 阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第七功率开关管的发射极和第八功率 开关管的集电极与第十一功率二极管的阴极相连，第九功率开关管的发射极和第十功率开 关管的集电极与第十二功率二极管的阳极相连，第十一功率二极管的阳极和第十二功率二 极管的阴极与中点电位相连；第七功率二极管的阴极和第八功率二极管的阳极与第十一功 率开关管的发射极相连，第九功率二极管的阴极和第十功率二极管的阳极与第十二功率开 关管的集电极相连，第十一功率开关管的集电极和第十二功率开关管的发射极与中点电位 相连；第八功率开关管的发射极和第八功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组 的同名端相连，第九功率开关管的集电极和第九功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器 第二绕组的异名端相连；第一输出滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名 端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连；第二输出滤 波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端 与输出滤波电容及输出负载的另一端相连；十二个功率开关管由十二个驱动信号驱动，其 中第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载 波调制而成，第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四驱动信号由第四调制 波和第四载波调制而成，第五驱动信号与第六驱动信号无需调制，第七驱动信号由第七调 制波和第七载波调制而成，第八驱动信号由第八调制波和第八载波调制而成，第九驱动信 号由第九调制波和第九载波调制而成，第十驱动信号由第十调制波和第十载波调制而成， 第十一驱动信号与第十二驱动信号无需调制；所述第一调制波和第三调制波的相位相同， 第一载波的相位和第三载波的相位相差180度，第二调制波和第四调制波为工频正弦波， 第二载波的相位和第四载波的相位相差180度；第七调制波和第九调制波的相位相同，第 七载波的相位和第九载波的相位相差180度，第八调制波和第十二调制波为工频正弦波， 第八载波的相位和第十二载波的相位相差180度；第一调制波和第七调制波的相位相同， 第一载波的相位和第七载波的相位相差180度，第二调制波和第八调制波与载波的相位相 同； 所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组 变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者仅用一个输出滤波电感、或无需输出滤波电感 与/或无输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路；所述两个输入电源还能用一个输 入电源代替。4. 根据权利要求3所述的使用新型三端开关网络的低电压应力二极管电压箝位型多 电平单相全桥逆变器，其特征在于还包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和 输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。5. 使用新型三端开关网络的另一种低电压应力二极管电压箝位型多电平单相全桥逆 变器，其特征在于包括权利要求1所述的低电压应力二极管电压箝位型多电平单相半桥逆 变器的桥臂与一个传统二极管箝位型三电平逆变桥臂，具体包括：两个输入电源，两个输入 滤波电容，十个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电 感和一个输出滤波电容，八个功率二极管；第一功率开关管的集电极和第四功率二极管的 阴极及第七功率开关管的集电极与第一输入滤波电容的正极和第一输入电源的正极相连， 第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第十功率开关管的发射极与第二输 入滤波电容的负极和第二输入电源的负极相连，第一输入滤波电容的负极和第一输入电源 的负极与第二输入滤波电容的正极和第二输入电源的正极相连，构成中点地电位；第一功 率开关管的发射极和第二功率开关管的集电极与第五功率二极管的阴极相连，第三功率开 关管的发射极和第四功率开关管的集电极与第六功率二极管的阳极相连，第五功率二极管 的阳极和第六功率二极管的阴极与中点电位相连；第一功率二极管的阴极和第二功率二极 管的阳极与第五功率开关管的发射极相连，第三功率二极管的阴极和第四功率二极管的阳 极与第六功率开关管的集电极相连，第五功率开关管的集电极和第六功率开关管的发射极 与中点电位相连；第二功率开关管的发射极和第二功率二极管的阴极与反相耦合变压器第 一绕组的同名端相连，第三功率开关管...
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