一种四电平逆变器及其应用电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种四电平逆变器及其应用电路，通过第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管及钳位电容的不同导通组合，使所述四电平逆变器具备输出多电平电压的能力；同时当输出电压为正向时，有两个导通组合可以选择，且两个导通组合流向所述钳位电容的电流方向相反，因此可以通过对这两个导通组合的控制来平衡所述钳位电容上的电压；同理，当输出电压为负向时，也可以通过对另外两个导通组合的控制来平衡所述钳位电容上的电压；无需增加额外的硬件电路就可以实现全功率、全调制下功率电容电压的平衡控制。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光伏新能源
，特别涉及一种四电平逆变器及其应用电路。
技术介绍
近年来多电平输出成为了中高压大功率变频领域的常用技术。其中，多电平逆变器因其输出电压阶梯多，从而可以使输出的电压波形具有较低的电压变化率；且随着输出电平数的增加，其输出电压的谐波将减少。另外，多电平逆变技术在减小系统的开关损耗与导通损耗，降低管子的耐压与系统的电磁干扰方面性能都非常优良。所以目前的逆变器多采用多电平逆变器。现有技术中常用的二极管箝位式三电平以上的多电平逆变器，如图1所示，是利用多个功率电容串联后并联在光伏逆变器的直流侧两端来实现的，逆变器中的各开关管依次通过功率二极管与相应的功率电容相连，由于每个功率电容上输出的功率不相等，导致功率电容上的电压会出现不相等现象，即出现所谓的功率电容电压不平衡现象。所以现有技术中的多电平逆变器缺少功率电容电压自平衡功能。
技术实现思路
本技术提供一种四电平逆变器及其应用电路，以解决现有技术中的多电平逆变器缺少功率电容电压自平衡功能的问题。为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下:—种四电平逆变器，连接于直流电源的正端与负端之间，与第一电容、第二电容及第三电容的串联支路相连；所述四电平逆变器包括:钳位电容，以及均包括体二极管或者均反并联一个二极管的第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管及第八开关管，其中:所述第三开关管的第一端作为所述四电平逆变器的第一输入端、与所述第一电容及所述直流电源的正端相连；所述第六开关管的第二端作为所述四电平逆变器的第二输入端、与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；所述第五开关管的第一端与所述第六开关管的第一端相连；所述第五开关管的第二端与所述钳位电容的一端及所述第一开关管的第一端相连；所述第七开关管的第一端作为所述四电平逆变器的第三输入端、与所述第二电容和所述第三电容的连接点相连；所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第二端相连；所述第八开关管的第一端与所述第二开关管的第二端及所述钳位电容的另一端相连；所述第四开关管的第二端作为所述四电平逆变器的第四输入端、与所述第三电容及所述直流电源的负端相连；所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，连接点作为所述四电平逆变器的输出端。优选的，所述第三开关管的第二端与所述第五开关管的第一端及所述第六开关管的第一端相连；所述第四开关管的第一端与所述第八开关管的第一端及所述第二开关管的第二端相连。优选的，所述第三开关管的第二端与所述第五开关管的第二端及所述第一开关管的第一端相连；所述第四开关管的第一端与所述第七开关管的第二端及所述第八开关管的第二端相连。优选的，所述四电平逆变器对应的八个工作模态分别为:第一模态:所述第一开关管、所述第三开关管及所述第五开关管导通，其余开关管均截止；第二模态:所述第二开关管、所述第三开关管及所述第五开关管导通，其余开关管均截止；第三模态:所述第一开关管、所述第七开关管及所述第八开关管导通，其余开关管均截止；第四模态:所述第一开关管、所述第五开关管及所述第六开关管导通，其余开关管均截止；第五模态:所述第二开关管、所述第五开关管及所述第六开关管导通，其余开关管均截止；第六模态:所述第二开关管、所述第七开关管及所述第八开关管导通，其余开关管均截止；第七模态:所述第一开关管及所述第四开关管导通，其余开关管均截止；第八模态:所述第二开关管及所述第四开关管导通，其余开关管均截止。优选的，所述四电平逆变器对应的八个工作模态分别为:第一模态:所述第一开关管及所述第三开关管导通，其余开关管均截止；第二模态:所述第二开关管及所述第三开关管导通，其余开关管均截止；第三模态:所述第一开关管、所述第七开关管及所述第八开关管导通，其余开关管均截止；第四模态:所述第一开关管、所述第五开关管及所述第六开关管导通，其余开关管均截止；第五模态:所述第二开关管、所述第五开关管及所述第六开关管导通，其余开关管均截止；第六模态:所述第二开关管、所述第七开关管及所述第八开关管导通，其余开关管均截止；第七模态:所述第一开关管、所述第四开关管及所述第八开关管导通，其余开关管均截止；第八模态:所述第二开关管、所述第四开关管及所述第八开关管导通，其余开关管均截止。一种四电平逆变器的应用电路，包括两个如上述任一所述的四电平逆变器，分别为第一四电平逆变器和第二四电平逆变器；其中:所述第一四电平逆变器和所述第二四电平逆变器的第一输入端均连接所述直流电源的正端；所述第一四电平逆变器和所述第二四电平逆变器的第二输入端均与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；所述第一四电平逆变器和所述第二四电平逆变器的第三输入端均与所述第二电容和所述第三电容的连接点相连；所述第一四电平逆变器和所述第二四电平逆变器的第四输入端均连接所述直流电源的负端；所述第一四电平逆变器和所述第二四电平逆变器的输出端分别作为所述四电平逆变器的应用电路的两个交流输出端。优选的，所述第一四电平逆变器由第一正弦波进行调制，所述第二四电平逆变器由第二正弦波进行调制；所述第一正弦波和所述第二正弦波的相位相差180度或0度。一种四电平逆变器的应用电路，包括三个如上述任一所述的四电平逆变器，分别为第一四电平逆变器、第二四电平逆变器和第三四电平逆变器；其中:所述第一四电平逆变器、所述第二四电平逆变器和所述第三四电平逆变器的第一输入端均连接所述直流电源的正端；所述第一四电平逆变器、所述第二四电平逆变器和所述第三四电平逆变器的第二输入端均与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；所述第一四电平逆变器、所述第二四电平逆变器和所述第三四电平逆变器的第三输入端均与所述第二电容和所述第三电容的连接点相连；所述第一四电平逆变器、所述第二四电平逆变器和所述第三四电平逆变器的第四输入端均连接所述直流电源的负端；所述第一四电平逆变器、所述第二四电平逆变器和所述第三四电平逆变器的输出端分别作为所述四电平逆变器的应用电路的三个交流输出端。优选的，所述第一四电平逆变器由第一正弦波进行调制，所述第二四电平逆变器由第二正弦波进行调制，所述第三四电平逆变器由第三正弦波进行调制；所述第一正弦波和所述第二正弦波的相位相差120度。优选的，所述四电平逆变器的应用电路还包括第四输出端；所述第四输出端为所述第三电容与所述直流电源的负端的连接点。本技术提供的四电平逆变器，通过第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管及钳位电容的不同导通组合，使所述四电平逆变器具备输出多电平电压的能力；同时当输出电压为正向时，有两个导通组合可以选择，且两个导通组合的流向所述钳位电容的电流方向相反，因此可以通过对这两个导通组合的控制来平衡所述钳位电容上的电压；同理，当输出电压为负向时，也可以通过对另外两个导通组合的控制来平衡所述钳位电容上的电压；无需增加额外的硬件电路就可以实现全功率、全调制下功率电容电压的平衡控制。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四电平逆变器，其特征在于，连接于直流电源的正端与负端之间，与第一电容、第二电容及第三电容的串联支路相连；所述四电平逆变器包括：钳位电容，以及均包括体二极管或者均反并联一个二极管的第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管及第八开关管，其中：所述第三开关管的第一端作为所述四电平逆变器的第一输入端、与所述第一电容及所述直流电源的正端相连；所述第六开关管的第二端作为所述四电平逆变器的第二输入端、与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连；所述第五开关管的第一端与所述第六开关管的第一端相连；所述第五开关管的第二端与所述钳位电容的一端及所述第一开关管的第一端相连；所述第七开关管的第一端作为所述四电平逆变器的第三输入端、与所述第二电容和所述第三电容的连接点相连；所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第二端相连；所述第八开关管的第一端与所述第二开关管的第二端及所述钳位电容的另一端相连；所述第四开关管的第二端作为所述四电平逆变器的第四输入端、与所述第三电容及所述直流电源的负端相连；所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，连接点作为所述四电平逆变器的输出端。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：别伟，王鹏，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34