专利名称：级联三电平输出桥式变频器的制作方法
技术领域：
级联三电平输出桥式变频器技术领域[0001]本实用新型涉及一种变频器，尤其涉及一种易于实现模块化结构的级联三电平 输出桥式变频器。
背景技术：
[0002]随着现代工业的深度发展，大功率变流装置在国民经济中的应用越来越广泛，如 大容量变频器、大功率电力有源滤波器、静止无功补偿装置、MW级风电机组用变流器等，而 对于大功率变流器场合，大功率开关器件的功率处理能力和开关频率之间往往存在着矛 盾，通常功率越大开关频率越低。由于开关频率的限制难以应用PWM技术来改善传统大容 量变流器的性能。因此，在大功率变流器场合，人们往往希望大功率、耐高压的电力电子装 置能够工作在尽可能高的开关频率下，以便提高输出波形的质量。[0003]普通型变频器通常也称为两电平变频器，这种拓扑结构比较简单，为了获得大功 率，一般依靠开关器件串联以承受高压，将开关器件并联以承受大电流，但由于功率器件参 数的离散性，这将带来静、动态均压和均流等一系列问题，技术上的不确定因素影响很大， 可靠性不高；但由于输出只有两电平，电压波动大，产生较大谐波。因此这种结构应用范围 非常有限。发明内容[0004]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种易于实现模块化结构的 级联三电平输出桥式变频器。[0005]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的[0006]本实用新型所述级联三电平输出桥式变频器包括多个结构相同的三电平输出变 频器单元，每个所述三电平输出变频器单元的结构为由四个结构相同的可控开关构成，其 中两个所述可控开关串联为第一串联电路，另外两个所述可控开关串联为第二串联电路， 所述第一串联电路和所述第二串联电路并联后的两端为对应的所述三电平输出变频器单 元的电源输出端，每个所述三电平输出变频器单元的电源输出端相互独立；相邻的所述三 电平输出变频器单元之间的连接结构为前一个所述三电平输出变频器单元的第二串联电 路的中心节点与后一个所述三电平输出变频器单元的第一串联电路的中心节点连接；第一 个所述三电平输出变频器单元的第一串联电路的中心节点和最后一个所述三电平输出变 频器单元的第二串联电路的中心节点分别为所述级联三电平输出桥式变频器的电源输入 端的两端。[0007]具体地，所述可控开关包括一个三极管和一个二极管，所述三极管的发射极与所 述二极管的正极连接，所述三极管的集电极与所述二极管的负极连接，所述三极管的发射 极为所述可控开关的第一端，所述三极管的集电极为所述可控开关的第二端，所述三极管 的基极为所述可控开关的控制输入端。[0008]本实用新型的有益效果在于[0009]本实用新型通过对多个三电平输出变频器单元进行级联，每个三电平输出变频器 单元实现三种不同电平的输出，从而完成对交流电源的变频处理及多级串、并控制，具有所 需器件数量少、易于模块化的优点，适合作为电网接口的变频器。
[0010]图1是本实用新型所述级联三电平输出桥式变频器的电路结构示意图。
具体实施方式
[0011]
以下结合附图对本实用新型作进一步说明[0012]如图1所示，本实用新型所述级联三电平输出桥式变频器包括多个结构相同的三 电平输出变频器单元，每个三电平输出变频器单元均由四个结构相同的可控开关构成。图 中示出了三个三电平输出变频器单元，后两个三电平输出变频器单元之间的连接线用虚 线，表示还可以有更多的三电平输出变频器单元相互连接。下面仅以图中所示的三个三电 平输出变频器单元的结构对本实用新型作进一步描述[0013]如图1所示，第一个三电平输出变频器单元(即图中最上面的三电平输出变频器 单元)的结构为由第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和第四可控开关 S4构成，第一可控开关SI和第三可控开关S3串联为第一个三电平输出变频器单元的第一 串联电路，第二可控开关S2和第四可控开关S4串联为第一个三电平输出变频器单元的第 二串联电路，第一个三电平输出变频器单元的第一串联电路和第一个三电平输出变频器单 元的第二串联电路并联后的两端为第一个三电平输出变频器单元的电源输出端Voutl ;第 二个三电平输出变频器单元(即图中中间的三电平输出变频器单元)的结构为由第五可控 开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7和第八可控开关S8构成，第五可控开关S5和 第七可控开关S7串联为第二个三电平输出变频器单元的第一串联电路，第六可控开关S6 和第八可控开关S8串联为第二个三电平输出变频器单元的第二串联电路，第二个三电平 输出变频器单元的第一串联电路和第二个三电平输出变频器单元的第二串联电路并联后 的两端为第二个三电平输出变频器单元的电源输出端Vout2;第三个三电平输出变频器单 元(即图中最下面的三电平输出变频器单元)的结构为由第九可控开关S9、第十可控开关 S10、第十一可控开关Sll和第十二可控开关S12构成，第九可控开关S9和第十一可控开关 Sll串联为第三个三电平输出变频器单元的第一串联电路，第十可控开关SlO和第十二可 控开关S12串联为第三个三电平输出变频器单元的第二串联电路，第三个三电平输出变频 器单元的第一串联电路和第三个三电平输出变频器单元的第二串联电路并联后的两端为 第三个三电平输出变频器单元的电源输出端Vout3。[0014]如图1所示，第一个三电平输出变频器单元的电源输出端Voutl、第二个三电平输 出变频器单元的电源输出端Vout2和第三个三电平输出变频器单元的电源输出端Vout3之 间相互独立；相邻的所述三电平输出变频器单元之间的连接结构为第一个三电平输出变 频器单元的第二串联电路的中心节点与第二个三电平输出变频器单元的第一串联电路的 中心节点连接，第二个三电平输出变频器单元的第二串联电路的中心节点与第三个三电平 输出变频器单元的第一串联电路的中心节点连接；第一个三电平输出变频器单元的第一串 联电路的中心节点和第三个三电平输出变频器单元的第二串联电路的中心节点分别为所述级联三电平输出桥式变频器的电源输入端Vin的两端。[0015]如图1所示，可控开关包括一个三极管和一个二极管，三极管的发射极与二极管 的正极连接，三极管的集电极与二极管的负极连接，三极管的发射极为可控开关的第一端， 三极管的集电极为可控开关的第二端，三极管的基极为可控开关的控制输入端。上述可控 开关的结构为常规结构，所以未在图中标记三极管和二极管的符号。[0016]通过对各可控开关的基极信号的控制，实现各可控开关的开、关状态，从而输出不 同电平，再由这些电平组合为不同频率的电源。任意时刻，每一个三电平输出变频器单元的 输出电源Vout均为+E、-E和零电平之一，所以称为三电平输出。整个级联三电平输出桥式 变频器包括多个三电平输出变频器单元，可进行串、并联组合，从而实现更多电压和频率的 电源输出。
权利要求1.一种级联三电平输出桥式变频器，其特征在于包括多个结构相同的三电平输出变频器单元，每个所述三电平输出变频器单元的结构为由四个结构相同的可控开关构成，其中两个所述可控开关串联为第一串联电路，另外两个所述可控开关串联为第二串联电路，所述第一串联电路和所述第二串联电路并联后的两端为对应的所述三电平输出变频器单元的电源输出端，每个所述三电平输出变频器单元的电源输出端相互独立；相邻的所述三电平输出变频器单元之间的连接结构为前一个所述三电平输出变频器单元的第二串联电路的中心节点与后一个所述三电平输出变频器单元的第一串联电路的中心节点连接；第一个所述三电平输出变频器单元的第一串联电路的中心节点和最后一个所述三电平输出变频器单元的第二串联电路的中心节点分别为所述级联三电平输出桥式变频器的电源输入端的两端。
2.根据权利要求1所述的级联三电平输出桥式变频器，其特征在于所述可控开关包括一个三极管和一个二极管，所述三极管的发射极与所述二极管的正极连接，所述三极管的集电极与所述二极管的负极连接，所述三极管的发射极为所述可控开关的第一端，所述三极管的集电极为所述可控开关的第二端，所述三极管的基极为所述可控开关的控制输入端。
专利摘要本实用新型公开了一种级联三电平输出桥式变频器，包括多个结构相同的三电平输出变频器单元，每个三电平输出变频器单元的结构为由四个结构相同的可控开关构成，每两个可控开关串联为一个串联电路，两个串联电路并联后的两端为对应的三电平输出变频器单元的电源输出端；前一个三电平输出变频器单元的第二串联电路的中心节点与后一个三电平输出变频器单元的第一串联电路的中心节点连接；第一个三电平输出变频器单元的第一串联电路的中心节点和最后一个三电平输出变频器单元的第二串联电路的中心节点分别为级联三电平输出桥式变频器的电源输入端的两端。本实用新型通过对多个三电平输出变频器单元进行级联，便于模块化设计和分级控制。
文档编号H02M7/49GK202872685SQ20122048374
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者张锋 申请人:成都市思博睿科技有限公司