一种单相三电平逆变器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种单相三电平逆变器，包括输入电容C1、输入电容C2、第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6和并网滤波电感L1、L2；输入电容C1的正极与第一开关Q1的正极、第三开关Q3的正极、并网滤波电感L1、L2通过导线相连接形成一个输出正电平回路；输入电容C2的正极与第二开关Q2的正极、第四开关Q4的正极、并网滤波电感L1、L2通过导线相连接形成一个输出负电平回路；使用时，通过控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6与输入电容C1、输入电容C2及并网滤波电感L1、L2的不同组合来实现输入直流电能装换为交流电能；本实用新型可以灵活调节功率损耗的分布，还具有升压功能。
【专利说明】一种单相三电平逆变器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种单相三电平逆变器，属于电力电子【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 多电平变换器在高压电机驱动和智能电网（FACTS HVDC)等大功率场合已经成为 一种事实上的工业标准，并逐步向中小功率场合渗透，工业界对多电平变换器本身固有特 性不断提出更高的期望，以简化多电平变换器控制的复杂性，提高结构设计的便利性，并降 低整个装置器件综合成本；因此，虽然新的多电平变换器层出不穷，但是，对各方面性能都 比较理想的多电平变换器的研究和探索从未停止。 实用新型内容
[0003] 针对上述存在的技术问题，本实用新型的目的是：提出了一种能够灵活调节功率 损耗的分布，适用于大功率场合的单相三电平逆变器。
[0004] 本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种单相三电平逆变器，包括输入电 容C1、输入电容C2、第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六 开关Q6和并网滤波电感LI、L2 ;所述输入电容C1的正极与第一开关Q1的正极、第三开关 Q3的正极、并网滤波电感LI、L2通过导线相连接形成一个输出正电平回路；所述输入电容 C2的正极与第二开关Q2的正极、第四开关Q4的正极、并网滤波电感LI、L2通过导线相连 接形成一个输出负电平回路；所述输入电容C1的正极与第一开关Q1的正极、输入电容C2 的负极、第四开关Q4的负极、第六开关Q6的正极、第五开关Q5的负极依次相连接形成一个 充电回路；所述第五开关Q5与第六开关Q6、并网滤波电感L1、L2连接形成一个输出零电平 回路；所述第二开关Q2与第三开关Q3、并网滤波电感L1、L2连接形成一个冗余的零电平回 路；使用时，通过控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第 六开关Q6与输入电容C1、输入电容C2及并网滤波电感L1、L2的不同组合来实现输入直流 电能装换为交流电能。
[0005] 优选的，所述第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5和 第六开关Q6的驱动信号分别为D1-D6,采用单极性调制。
[0006] 由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
[0007] 本实用新型的一种单相三电平逆变器，通过控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三 开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6与输入电容C1、输入电容C2及并网滤波电 感LI、L2的不同组合来实现输入直流电能装换为交流电能，同时具有多个冗余的零电平的 通路，可以灵活调节功率损耗的分布，有利于大功率场合的设计，而且该逆变器具有升压功 能，可以适应较低的输入电压。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
[0009] 附图1为本实用新型的一种单相三电平逆变器的电路示意图；
[0010] 附图2-图8为本实用新型的一种单相三电平逆变器的7种工作模式。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图来说明本实用新型。
[0012] 如附图1-8所示为本实用新型所述的一种单相三电平逆变器，包括输入电容C1、 输入电容C2、第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关 Q6和并网滤波电感LI、L2 ;所述输入电容C1的正极与第一开关Q1的正极、第三开关Q3的 正极、并网滤波电感LI、L2通过导线相连接形成一个输出正电平回路；所述输入电容C2的 正极与第二开关Q2的正极、第四开关Q4的正极、并网滤波电感L1、L2通过导线相连接形成 一个输出负电平回路；所述输入电容C1的正极与第一开关Q1的正极、输入电容C2的负极、 第四开关Q4的负极、第六开关Q6的正极、第五开关Q5的负极依次相连接形成一个充电回 路；所述第五开关Q5与第六开关Q6、并网滤波电感LI、L2连接形成一个输出零电平回路； 所述第二开关Q2与第三开关Q3、并网滤波电感L1、L2连接形成一个冗余的零电平回路；使 用时，通过控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关 Q6与输入电容C1、输入电容C2及并网滤波电感LI、L2的不同组合来实现输入直流电能装 换为交流电能；所述第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5和第 六开关Q6的驱动信号分别为D1-D6,采用单极性调制。
[0013] 附图2-图8为本实用新型的7种工作模式：模式1为输出正电平：第二开关Q2、 第四开关94导通，〇1、〇3、〇5、〇6关断，电流从02的正极流出，流经〇2，〇4、1^1、1^2形成回 路向电网供电，输出电压为;模式2为输出负电平：第一开关Q1、第三开关Q3导 通，〇2、〇4、〇5、〇6关断，电流从(：1的正极流出，流经〇1，〇3、11、12形成回路向电网供电， 输出电压为心^ =-心，；模式3为正向续流时输出零电平：05、〇6、11、电网、12相连接，没 有电压输入；模式4为反向续流时输出零电平：06、〇5、12、电网、11相连接，没有电压输入； 模式5为C1向C2充电，C1、Q1、C2、D4、Q6、D5形成闭合回路，输入电容C1向C2充电，对外 输出零电平；模式6为C2向C1充电，C2、D1、C1、Q5、D6、Q4形成闭合回路，电容C2向C1充 电，对外输出零电平；模式7为冗余的零电平状态1 :D2、Q4、L1、电网、L2相连，没有电压输 入。
[0014] 模式8为冗余的零电平状态2:〇2、04、12、电网、11相连，没有电压输入。
[0015]启动时分两种模式：离网模式和并网模式；在离网模式下的启动顺序为：先进入 的是模态6即C2向C1充电的模态，在这个模态中因为初始时刻，输入电容C1上的电压为 零，C2上的电压是.，因此Arj=& ,由于线路的阻抗和开关管的导通内阻都很小，所以，会 出现过电流的情况，因此，使用前需要串联一个启动电阻，并在启动电阻的两端并联一个直 流接触器，充电过程完毕之后，用直流接触器将这个充电电阻短路掉，当C1两端的电压等 于C2两端的电压时，电路进入正常工作状态，在多个模态之间循环；在并网模式下的启动 顺序和一般的并网逆变器并无区别，原因在于电网正负半周分别对直流侧电容充电，如果 要继续升高直流侧电压，则可以采用内部的BOOST电路升压的方式，通过斩波方式升高直 流侧电压，当Cl、C2两端的电压相等时并等于设定的直流侧电压时，电路进入正常工作状 态，在多个模态之间循环。
[0016] 在单极性SPWM工作时的状态：在单极性工作的正半周为模式1、模式3、模式6交 替出现，实质上模式1 (输出正电平）以及模式3 (C2向C1充电）交替出现就可以了，因为 该模态包含了模式6 (正向续流的模态)，该模态下变换器等效为两个独立的网孔；在单极 性工作的负半周为模式2、模式4、模式5交替出现，实质上模式2 (输出负电平)以及模式4 (C1向C2充电)交替出现就可以了，因为该模态包含了模式5 (反向续流的模态)，该模态下 变换器等效为两个独立的网孔；剩余的两个模式7和模式8可以作为零电平输出的冗余状 态，在Q5、Q6出现故障的时刻，可以启用这个模态做容错运行。
[0017] 本实用新型通过控制第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开 关Q5、第六开关Q6与输入电容C1、输入电容C2及并网滤波电感LI、L2的不同组合来实现 输入直流电能装换为交流电能，同时具有多个冗余的零电平的通路，便于功率损耗的分布 可以灵活调节，比较有利于大功率场合的设计，而且该逆变器具有升压功能，可以适应较低 的输入电压。
[0018] 以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限 制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之 内。
【权利要求】
1. 一种单相三电平逆变器，其特征在于：包括输入电容Cl、输入电容C2、第一开关Ql、 第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6和并网滤波电感L1、L2 ; 所述输入电容Cl的正极与第一开关Q1的正极、第三开关Q3的正极、并网滤波电感LI、L2 通过导线相连接形成一个输出正电平回路；所述输入电容C2的正极与第二开关Q2的正极、 第四开关Q4的正极、并网滤波电感L1、L2通过导线相连接形成一个输出负电平回路；所述 输入电容C1的正极与第一开关Q1的正极、输入电容C2的负极、第四开关Q4的负极、第六 开关Q6的正极、第五开关Q5的负极依次相连接形成一个充电回路；所述第五开关Q5与第 六开关Q6、并网滤波电感L1、L2连接形成一个输出零电平回路；所述第二开关Q2与第三开 关Q3、并网滤波电感LI、L2连接形成一个冗余的零电平回路；使用时，通过控制第一开关 Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6与输入电容C1、输入 电容C2及并网滤波电感LI、L2的不同组合来实现输入直流电能装换为交流电能。
2. 如权利要求1所述的一种单相三电平逆变器，其特征在于：所述第一开关Q1、第二开 关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5和第六开关Q6的驱动信号分别为D1-D6,采 用单极性调制。
【文档编号】H02M7/483GK204145327SQ201420484993
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】季翼鹏, 姚文贤 申请人:苏州市职业大学