专利名称：一种低电压七电平逆变器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于高保真功率放大的低谐波功率变换器，属于电力电子技术领域，用于低电压范围内的高性能功率放大器。
背景技术：
大功率音频功率放大器广泛地应用于电视发射台、广播发射台、电视机、大功率音响等场合，目前现有的技术是采用传统的两电平功率变换器结构，即D类放大器，如图1所示，其中，T1-T4为具有内置反向二极管的MOSFET管，由于反向二极管非独立器件，所以，不单独标注。Z为负载。传统的两电平逆变器和新型多电平逆变器相比，带宽较窄，易失真，开关频率高，功率转换效率较低。现有的多电平变换器主电路拓扑结构有二极管箝位多电平变换器、飞跨电容多电平变换器、各种级联多电平变换器等，在采用这些拓扑结构的主电路中，在有功率输出的每一个时刻至少有4个功率开关处于导通状态，在低电压应用场合，这些通态管压降占输出电压的比例过大，从而导致功率变换效率降低，而且，由于现有的多电平变换器主要用于中高压功率变换场合，因此，在每一个时刻，均要依靠多个处于关断状态的管子串联，来提高整个装置的输出电压等级，从而导致其电路组成较为复杂，所用功率开关数量较多。也就是说，将现有的多电平功率变换器用到低电压场合，则导致系统不必要的复杂性和低的功率转换效率。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种适用于低电压场合的七电平逆变器，能解决传统两电平逆变器、多电平逆变器在低电压应用场合中存在的技术问题。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种低电压七电平逆变器，包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，直流电源正极、第一储能电容器正极、第一MOSFET管的漏极、第三MOSFET管的漏极接在一起；所述直流电源负极、第三储能电容器负极、第二 MOSFET管的源极、第四MOSFET管的源极接在一起；所述第一储能电容器的负极、第二储能电容器的正极和第一功率MOSFET管的漏极接在一起；所述第二储能电容器的负极、第三储能电容器的正极和第三功率MOSFET管的漏极接在一起；所述第一功率MOSFET管和第二功率MOSFET管的源极接在一起；所述第三功率MOSFET管和第四功率 MOSFET管的源极接在一起；所述第二功率MOSFET管和第四功率MOSFET管的漏极连接后， 与负载、所述第一 MOSFET管的源极、第二 MOSFET管的漏极接在一起。以低电压应用为目标，本实用新型提出了一种新的七电平逆变器，具有以下有益效果输出波形质量高，功率转换性能好；每一种模式下处于导通状态的可控元件少、效率高；控制简单、易于实现等显著优势。
图1是现有技术中传统的两电平功率变换器的电路图。图2是本实用新型低电压七电平逆变器的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。如图2所示，本实用新型的逆变器，包括由直流电源E和四个具有内置反向二极管的MOSFET管T1-T4组成的传统两电平逆变器(如图1所示)、储能电容器C1-C3、功率MOSFET 管T5-T8组成的三端网络；其中，电源正极、电容器Cl正极与MOSFET管Tl、T3的漏极接在一起；电源负极、电容器C3负极与MOSFET管T2、T4的源极接在一起；电容器Cl的负极、 电容器C2的正极和MOSFET管Τ5的漏极接在一起；电容器C2的负极、电容器C3的正极和 MOSFET管Τ7的漏极接在一起；MOSFET管Τ5和Τ6的源极接在一起；MOSFET管Τ7和Τ8的源极接在一起；MOSFET管Τ6和Τ8的漏极连接后，与负载Z、M0SFET管Tl的源极、MOSFET管 T2的漏极接在一起。当MOSFET管Tl、T4导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E ；当 MOSFET管 ~4、Τ5导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E的2/3 ；当MOSFET管 Τ7和"Γ4导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E的1/3 ；当MOSFET管Τ2、Τ4 导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为0 ；当MOSFET管Τ2、Τ3导通、其它管子关断时， 负载Z上的电压为负的电源电压-E ；当MOSFET管Τ3和Τ6导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为-Ε/3 ；当MOSFET管Τ8和Τ3导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为-2Ε/3。 即通过选择合适的开关通与断的状态，负载Z上可以得到0、Ε/3、2Ε/3、Ε、-Ε/3、-2Ε/3、-E 等七个电平。本实用新型的七电平逆变器可以应用于高保真功率放大等场合，能显著提高功率放大器的保真度和功率转换效率。
权利要求1. 一种低电压七电平逆变器，包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、 三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，其特征是，直流电源正极、第一储能电容器(Cl)正极、第一 MOSFET管(Tl)的漏极、第三MOSFET管(T3)的漏极接在一起； 所述直流电源负极、第三储能电容器(C3)负极、第二 MOSFET管(T2)的源极、第四MOSFET管 (T4)的源极接在一起；第一储能电容器(Cl)的负极、第二储能电容器(C2)的正极和第五功率MOSFET管(T5)的漏极接在一起；第二储能电容器(C2)的负极、第三储能电容器(C3) 的正极和第七功率MOSFET管(T7)的漏极接在一起；第五功率MOSFET管(T5)和第六功率 MOSFET管(T6)的源极接在一起；第七功率MOSFET管(T7)和第八功率MOSFET管(T8)的源极接在一起；第六功率MOSFET管(T6)和第八功率MOSFET管(T8)的漏极连接后，与负载 (Z)、所述第一 MOSFET管(Tl)的源极、第二 MOSFET管(T2)的漏极接在一起。
专利摘要本实用新型公开了一种低电压七电平逆变器，属于电力电子的技术领域。该逆变器包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，通过选择合适的开关通与断的状态，负载上可以得到0、E/3、2E/3、E、-E/3、-2E/3、-E等七个电平。本实用新型的七电平逆变器可以应用于高保真功率放大等场合，能显著提高功率放大器的保真度和功率转换效率，而且具有输出波形质量高、每一种模式下处于导通状态的可控元件少、控制简单、易于实现等显著优势。
文档编号H02M7/483GK201937492SQ20112001058
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者张艳莉, 费万民, 黄银银 申请人:南京师范大学