一种有源中性点箝位逆变器制造技术

一种有源中性点箝位逆变器，包括有输入端和输出端，包括电感L、第一电容器C1、第二电容器C2、7个开关；所述的输入端，直流电源V

【技术实现步骤摘要】
一种有源中性点箝位逆变器


[0001]本技术属于电力电子
，具体涉及一种有源中性点箝位逆变器。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，各种可再生能源向电网涌入。在此背景下，各种类型的功率变换器的发展呈现出日益增长的趋势。避免使用体积庞大的变压器的无变压器逆变器是最近在光伏(PV)应用中越来越受到关注的一种流行的逆变器类型。这种结构因其直流电源和交流输出之间缺乏电流隔离不可避免地导致高共模电压(CMV)，这反过来又导致高泄漏电流发射的风险，不过目前已经商业化的已建立的有源中性点钳位 (ANPC) 逆变器仅通过其结构就能够从本质上减轻 CMV。
[0003]传统有源中性点箝位(ANPC)逆变器继承了优良的高频共模电压(CMV)抑制能力，但电压增益有限，因为它只能产生仅为直流链路电压一半的最大交流电压电平。因此，要求传统的两级五电平ANPC逆变器的前端升压转换器的两级结构通常需要满足至少为交流峰值电压两倍的直流链路电压要求。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种有源中性点箝位逆变器，解决相关技术中的传统有源中性点箝位(ANPC)逆变器电压增益有限的问题，采用新型的单极五级ANPC逆变器代替传统的两级五电平 ANPC 逆变器的替代方案，提出的拓扑结构能够在单级直流
‑
交流电源转换中实现升压，不仅减轻了高频CMV，而且提高了直流链路电压利用率。与传统的两级五级ANPC逆变器相比，该拓扑具有更低的电压应力和更高的结构紧凑性。该逆变器节省了3个电源开关和1个电容，提高了整体效率。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种有源中性点箝位逆变器，包括有输入端和输出端，包括电感L、第一电容器C1、第二电容器C2、7个开关；所述的输入端，直流电源V
dc
与电感L串联连接后与第一开关S1并联；第二开关S2、第三开关S3的一端分别与第一开关S1上下两端点相连，另一端与第一电容C1的上下两端点相连；第四开关S4、第五开关S5的一端分别与第一电容器C1的上下两端相连，另一端直接相连；第六开关S6、第七开关S7一端直接相连后与第四开关S4、第五开关S5的直接相连点连接；第六开关S6、第七开关开关S7的另一端分别与第二电容C2的正负极相连接；输出端由第二电容器C2与第七开关S7之间引出。
[0006]所述的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7均为MOS管开关。
[0007]所述的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7均设有并联连接的二极管。
[0008]所述的第一电容器C1、第二电容器C2均为有极性电解电容，所述的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7均为使用软开关技
术的GaN MOSFET器件。
[0009]所述的MOS管开关存在8种开关状态。
[0010]本技术的有益效果是：
[0011]与现有技术相比，本技术的单极五电平有源中性点箝位逆变器，开关数从10个减少到7个;电容器数量从3个减少到2个;提高了直流链路电压利用率；降低了逆变器电压应力，成本低，效率高;提供公共地，减少漏电流;单级升压直流交流转换。
[0012]一种新型的五级ANPC逆变器，能够在单级直流
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交流电源转换中实现升压。所提出的拓扑结构可以减轻了高频CMV和提高直流链路电压利用率。与传统的两级五级ANPC逆变器相比，降低逆变器电压应力，能够使得五电平逆变器的架构简单，具有更高的结构紧凑性，成本低，提高了整体效率并且提供共同接地。提高直流链路电压利用率，减少漏电流,实现了单级升压直流交流转换。所提出的ANPC逆变器的整体运行效率高，具有实用性，可以作为一种替代方案，克服传统拓扑的局限性。
[0013]本技术具有拓扑结构简单，能够在单级直流
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交流电源转换中实现升压，减轻了高频共模电压（CMV），而且提高了直流链路电压利用率。该拓扑具有更低的电压应力和更高的结构紧凑性。
附图说明
[0014]图1是本技术的拓扑电路图；
[0015]图2是根据图1中五电平逆变器的第一输出电平的一个电路图；
[0016]图3是根据图1中五电平逆变器的第一输出电平的另一个电路图；
[0017]图4是根据图1中五电平逆变器的第二输出电平的一个电路图；
[0018]图5是根据图1中五电平逆变器的第二输出电平的另一个电路图；
[0019]图6是根据图1中五电平逆变器的第三输出电平的一个电路图；
[0020]图7是根据图1中五电平逆变器的第三输出电平的另一个电路图；
[0021]图8是根据图1中五电平逆变器的第四输出电平的电路图；
[0022]图9是根据图1中五电平逆变器的第五输出电平的电路图。
具体实施方式
[0023]了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合说明书附图和具体的实施例对本技术作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]图1，本技术所提出能够在单级直流
‑
交流电源转换中实现升压的新型的五级ANPC逆变器包括直流电源Vs、电感L、七个开关（S1‑
S7）、第一电容C1、第二电容C2。
[0025]用新型在实现直流电转换时，7个开关存在8种开关状态即8种工作模式参见图2
‑
图9，对应逆变器输出0,E，
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E，2E，
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2E五种电平。在本实施例中，当五电平逆变器正常工作时，逆变器的8种工作模式对应有五个输出电平。下面结合图2
‑
图9来说明本实施例的五电平逆变器实现五个输出电平的具体原理，其中，五个输出电平分别为第一输出电平0、第二输出电平E、第三输出电平
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E、第四输出电平2E和第五输出电平
‑
2E。
[0026]模式1：如图2所示，在该工作模式下，通过向开关管的基极施加相应的控制信号使得第二开关S2、第四开关S4、第六开关S6断开，第一开关S1、第三开关S3、第五开关S5、第七开关S7闭合，电源VS和电感L与第一开关S1串联连接后由第一开关S1的下端点经第三开关S3、第五开关S5、第七开关S7向下级电路提供交流电流、交流电压。五电平逆变器的输出端OP的输出电平为V1，即第一输出电平为V1。
[0027]模式2：如图3所示，在该工作模式下，通过向开关管的基极施加相应的控制信号使得第一开关S1、第四开关S4、第六开关S6断开，第三开关S3、第五开关S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源中性点箝位逆变器，包括有输入端和输出端，其特征在于，包括电感L、第一电容器C1、第二电容器C2、7个开关；所述的输入端，直流电源V
dc
与电感L串联连接后与第一开关S1并联；第二开关S2、第三开关S3的一端分别与第一开关S1上下两端点相连，另一端与第一电容C1的上下两端点相连；第四开关S4、第五开关S5的一端分别与第一电容器C1的上下两端相连，另一端直接相连；第六开关S6、第七开关S7一端直接相连后与第四开关S4、第五开关S5的直接相连点连接；第六开关S6、第七开关S7的另一端分别与第二电容C2的正负极相连接；输出端由第二电容C2与第七开关S7之间引出。2.根据权利要求1所述的一种有源中性点箝位逆变器，其特征在于，所述的第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景文，刘涛，周婧，毛磊，周光远，赵钰哲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：