使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和三相逆变器的制造方法
【专利摘要】本发明公开的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，包括两个功率开关管及其体二极管，两个输入滤波电容，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个滤波电容，两个功率二极管。所提出的单相半桥基本拓扑结构可扩展到两种结构的单相全桥逆变器、及三相桥式逆变器电路中。本发明使用了两个功率开关管、两个功率二极管、及一个反相耦合的变压器构成新型三端开关网络，与通用两电平逆变拓扑比较，两个功率开关管无需设置死区、并且能同时开通工作，在逆变中点实现多电平输出，从而改进输出电压谐波、减小输出滤波电感的尺寸与体积、降低开关器件损耗，因此提高逆变器的系统性能。
【专利说明】使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和三相逆变器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多电平逆变器，具体涉及使用新型三端开关网络的多电平单相逆 变器和三相逆变器。
【背景技术】
[0002] 逆变器可将直流电转换为交流电。逆变器是不间断电源（UPS)，及风能、太阳能光 伏、与燃料电池等新能源发电系统中的重要组成部分。转换效率、输出谐波是逆变器最重要 的电气指标，高转换效率可降低功率损耗、低谐波能改进电能质量。
[0003] 逆变器内的功率器件和输出滤波电感的损耗限制了逆变器效率的提高。同时市场 竞争的日剧激烈、功率开关管、及钢铁铜等原材料价格的上涨，给逆变器厂家带来了很大的 成本压力。目前由于受功率器件性能的限制，传统的逆变器拓扑的功率器件和滤波电感的 损耗已经很难降低，研制高性能低成本的逆变器成为各个逆变器厂家的目标。
[0004] 传统2电平拓扑逆变器使用高耐压的功率开关器件，存在较大通态损耗和开关损 耗，导致功率开关器件的总损耗大，从而降低了整个系统的效率。同时输出滤波电感体积 大，进一步影响效率与成本。
[0005] 为了可使用低耐压功率开关管、以降低功率损耗，并且减小输出滤波电感体积、以 提高电能质量，近年来多电平逆变器拓扑得到了越来越多的实际应用。其中，中点箝位型 (Neutral point clamped, NPC)多电平拓扑由于结构简洁，从而在UPS与光伏逆变器中大 量被应用。但是，由于NPC多电平拓扑中更多的功率开关管引起了系统控制更加复杂，同时 增加了钳位二极管导致总损耗增大、效率降低。
[0006] 因此，期望提供一种能够降低功率开关器件的通态损耗与开关损耗，并降低输出 滤波电感损耗和成本的新型逆变器，这种逆变器需要改进传统两电平与NPC多电平拓扑的 限制与不足。
【发明内容】
[0007] 以下给出关于本发明的概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当 理解，以下内容并不是关于本发明的穷举性描述。
[0008] 本发明的一个主要目的在于，提供使用新型三端开关网络的多电平单相逆变器和 三相逆变器，包括如下方案。
[0009] 使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，其包括两个输入电源，两个输 入滤波电容，两个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波 电感和一个输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极和第二功率 二极管的阴极及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第二功率开关管的 发射极和第一功率二极管的阳极及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连； 第一输入滤波电容的负极和第一输入电源的负极与第二输入滤波电容的正极和第二输入 电源的正极相连，构成中点地电位；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与 反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第二功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳 极与反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一 绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连， 输出滤波电容及输出负载的另一端与中点地电位相连；第一功率开关管的第一驱动信号由 第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载 波调制而成，所述第一调制波和所述第二调制波的相位相同，第一载波的相位和所述第二 载波的相位相差180度；
[0010] 作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组 变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括无需输 出滤波电感、与（或）输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路，比如用于工业变频器 中；还可以只使用一个输入电源；同时还包括接有第二级滤波电感，连接到由输出滤波电 感和输出滤波电容的输出端，以构成LCL滤波电路。
[0011] 使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其包括前述多电平单相半桥逆 变器的桥臂，具体包括：一个输入电源，一个输入滤波电容，四个功率开关管及其体二极管， 两个反相耦合的两绕组变压器，两个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和四个功率二极 管，其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、第二功率开关管的集电极、第 四功率二极管的阴极、及输入滤波电容的正极与输入电源的正极相连，第三功率开关管的 发射极和第三功率二极管的阳极、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极、及 输入滤波电容的负极与输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管 的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功 率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第二功率开关管的发射极 和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第三功率开关管 的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第一输 出滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第 二输出滤波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相 连，第一输出滤波电感的另一端经过输出滤波电容及输出负载与第二输出滤波电感的另一 端相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开 关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三功率开关管的第三驱动信号 由第三调制波和第三载波调制而成，第四功率开关管的第四驱动信号由第四调制波和第四 载波调制而成；所述第一调制波和第二调制波与第三调制波和第四调制波的相位相同，第 一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180 度，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度；
[0012] 作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组 变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括使用一 个输出滤波电感、无需输出滤波电感、与（或）输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电 路，比如用于工业变频器中；还可以使用两个输入电源；同时还包括接有第二级滤波电感， 连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路
[0013] 使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其包括前述的多电平单相半桥 逆变器的桥臂与一个传统两电平逆变桥臂，具体包括：一个输入电源，一个输入滤波电容， 四个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输出滤波电感和一个 输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管、第二功率开关管的集电极和第二 功率二极管的阴极及输入滤波电容的正极与输入电源的正极相连，第三功率开关管、第四 功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及输入滤波电容的负极与输入电源的负极 相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与反相耦合变压器第一绕组的同 名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与反相耦合变压器第二绕组 的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同 名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连，输出滤波电容及输出负载的另 一端与第二功率开关管的发射极和第三功率开关管的集电极相连；第一功率开关管的第一 驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制 波和第二载波调制而成，第三功率开关管的第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而 成，第四功率开关管的第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成，所述第一调制波 和第二调制波与第三调制波和第四调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位 相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第一载波的相位和第二载波的 相位相差180度；
[0014] 作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组 变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括使用一 个输出滤波电感、无需输出滤波电感、与（或）输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电 路，比如用于工业变频器中；还可以使用两个输入电源；同时还包括接有第二级滤波电感， 连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路。
[0015] 一种使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其包括前述的多电平单相半桥 逆变器的桥臂构成，具体包括：两个输入电源，两个输入滤波电容，六个功率开关管及其体 二极管，三个反相耦合的两绕组变压器，三个输出滤波电感和三个输出滤波电容，和六个功 率二极管；其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、第二功率开关管的集电 极、第四功率二极管的阴极、第五功率开关管的集电极、第六功率二极管的阴极、及第一输 入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第三功率开关管的发射极和第三功率二极 管的阳极、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极、第六功率开关管的发射极 和第五功率二极管的阳极、及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连；第一 功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端 相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组 的异名端相连；第二功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器 第一绕组的同名端相连，第三功率开关管的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦 合变压器第二绕组的异名端相连；第五功率开关管的发射极和第五功率二极管的阴极与第 三反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第六功率开关管的集电极和第六功率二极管的 阳极与第三反相稱合变压器第二绕组的异名端相连；第一输出滤波电感的一端与第一反相 耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二输出滤波电感的一端与第二 反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第三输出滤波电感的一端与 第三反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连；第一输出滤波电感的另 一端经过第一输出滤波电容实现A相输出，第二输出滤波电感的另一端经过第二输出滤波 电容实现B相输出，第三输出滤波电感的另一端经过第三输出滤波电容实现C相输出；六个 功率开关管分别由六个驱动信号驱动，其中第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而 成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三驱动信号由第三调制波和第三 载波调制而成，第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成，第五驱动信号由第五调 制波和第五载波调制而成，第六驱动信号由第六调制波和第六载波调制而成，所述第一调 制波和第二调制波和第三调制波与第四调制波和第五调制波和第六调制波的相位相同，第 一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180 度，第五载波的相位和第六载波的相位相差180度，第一载波的相位与第二载波的相位及 第五载波的相位相差120度；
[0016] 作为等同或者简单替换/增加的：输出滤波电感还可以集成到反相耦合的两绕组 变压器中，或者说可把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作输出滤波电感；还包括无需输 出滤波电感、与（或）输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路，比如用于工业变频器 中；还可以只使用一个输入电源；还包括接有第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电 感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路；同时可适应有中性线N、及无中性 线N的电源系统。
[0017] 应该强调，术语"包括/包含"在发明描述中使用时指特征、要素、步骤或组件的存 在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
[0018] 与现有技术相比，本发明创造的优点和效果包括：
[0019] 本发明电路结构及控制简单，这种逆变器改进了传统两电平与NPC多电平拓扑的 限制与不足。本发明采用耦合电感PWM载波移相技术，不但实现传统两电平逆变器的多电 平输出、降低了功率器件的通态损耗与开关损耗，而且大幅度降低输出电感器体积、损耗和 成本，提高了逆变器的效率、降低了逆变器输出电压谐波与电能质量，降低了逆变器的整机 成本，因此具有极大的应用价值和广阔的市场前景。本发明可以广泛应用于直流-交流功 率变换器（DC/AC)中，例如不间断电源（UPS)、光伏逆变器、风能变流器、工业变频器、及燃 料电源发电系统等。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图IA是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器 的拓扑电路图；
[0021] 图IB是用于图IA的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器在占空比 D〈0. 5工作条件下的驱动信号、输出中点电压、变压器激磁电流、以及各通道电流的波形 图；
[0022] 图IC是用于图IA的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器在占空比 D>0. 5工作条件下的驱动信号、输出中点电压、变压器激磁电流、以及各通道电流的波形 图；
[0023] 图2是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器 的拓扑电路图；
[0024] 图3是根据本发明的实施例的另一种使用新型三端开关网络的多电平单相全桥 逆变器的拓扑电路图；
[0025] 图4是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的输出有中性线N的多电平 三相逆变器的拓扑电路图；
[0026] 图5是根据本发明的实施例的使用新型三端开关网络的输出无中性线N的多电平 三相逆变器的拓扑电路图。
[0027] 上述附图中的部件只是为了示出本发明的工作原理。在各附图中，按照本领域的 惯常表达方式，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图和实例对本发明的实施作进一步说明，但它并不是意图确定本发明 的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。参照下面结合附图对本发明实施例的 说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点，若有未特别详细说明之 处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
[0029] 参见图1A，一种使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，包括：包括两 个输入电源（V1、V2)，两个输入滤波电容（C1、C2)，两个功率开关管（S1、S4)及其体二极管 (D1、D4)，一个反相耦合的两绕组变压器Tl，一个输出滤波电感Ll和一个输出滤波电容C3， 两个功率二极管（D2、D3)。第一功率开关管Sl的集电极和第二功率二极管D3的阴极及第 一输入滤波电容Cl的正极与第一输入电源Vl的正极相连，第二功率开关管S4的发射极和 第一功率二极管D2的阳极及第二输入滤波电容C2的负极与第二输入电源Vl的负极相连， 第一输入滤波电容Cl的负极和第一输入电源Vl的负极与第二输入滤波电容C2的正极和 第二输入电源V2的正极相连，构成中点地电位。第一功率开关管Sl的发射极和第一功率二 极管D2的阴极与反相耦合变压器Tl第一绕组的同名端相连，第二功率开关管S4的集电极 和第二功率二极管D3的阳极与反相耦合变压器Tl第二绕组的异名端相连。输出滤波电感 Ll的一端与反相耦合变压器Tl第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输 出滤波电容C3及输出负载Rl的一端相连，输出滤波电容C3及输出负载的另一端与中点地 电位相连。以第一驱动信号驱动第一功率开关管并以第二驱动信号驱动第二功率开关管， 第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波 调制而成，第一调制波和第二调制波的相位相同，第一载波的相位和第二载波的相位相差 180 度。
[0030] 为了表述简洁及符合本领域的惯常表述，以下描述中涉及的元器件的数字或字母 标记与前述标记代表相同的含义，在不影响本领域技术人员理解的情况下，个别地方仅用 标记而不给出部件全称。
[0031] 功率开关管Sl的占空比D〈0. 5时，一个完整的工作周期内，使用新型三端开关网 络的多电平单相半桥逆变器存在四个工作模态，如图IB所示。
[0032] t0?tl :功率开关管（SI、S4)导通、功率二极管（D2、D3)关断，"b"点电压为输 入电压Vin的正极、"c"点电压为输入电压V in的负极，因此反相耦合变压器Tl的两端电压 Vb。= +Vin。同时，反相耦合变压器Tl与输出滤波电感连接的中点"a"到输入滤波电容（C1、 C2)中点地电位的电压差Vatl = 0,这个电压差也称为逆变中点电压。
[0033] tl?t2 :第一功率开关管Sl开始关断、第二功率开关管S4继续导通，第一功率 二极管D2开始导通续流、第二功率二极管D3继续关断，"b"点电压为输入电压V in的负极、 "C"点电压也为输入电压Vin的负极，因此反相耦合变压器Tl的两端电压Vb。= 0。同时，逆 变中点电压
【权利要求】
1. 使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，其特征在于包括两个输入电源， 两个输入滤波电容，两个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一个输 出滤波电感和一个输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极和第 二功率二极管的阴极及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第二功率开 关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第二输入滤波电容的负极与第二输入电源的负 极相连；第一输入滤波电容的负极和第一输入电源的负极与第二输入滤波电容的正极和第 二输入电源的正极相连，构成中点地电位；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的 阴极与反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第二功率开关管的集电极和第二功率二极 管的阳极与反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压 器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端 相连，输出滤波电容及输出负载的另一端与中点地电位相连；第一功率开关管的第一驱动 信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和 第二载波调制而成，所述第一调制波和所述第二调制波的相位相同，第一载波的相位和所 述第二载波的相位相差180度； 所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组 变压器的漏感用作所述输出滤波电感，或者无需所述输出滤波电感与/或输出滤波电容， 由感性负载本身构成滤波电路；所述两个输入电源还能由一个输入电源代替。
2. 根据权利要求1所述的使用新型三端开关网络的多电平单相半桥逆变器，其特征在 于；还包括第二级滤波电感，连接到由输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成 LCL滤波电路。
3. 使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在于包括两个如权利要求 1所述多电平单相半桥逆变器的桥臂，具体包括：一个输入电源，一个输入滤波电容，四个 功率开关管及其体二极管，两个反相耦合的两绕组变压器，两个输出滤波电感和一个输出 滤波电容，和四个功率二极管，其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、第 二功率开关管的集电极、第四功率二极管的阴极、及输入滤波电容的正极与输入电源的正 极相连，第三功率开关管的发射极和第三功率二极管的阳极、第四功率开关管的发射极和 第一功率二极管的阳极、及输入滤波电容的负极与输入电源的负极相连；第一功率开关管 的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功 率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相 连；第二功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组的 同名端相连，第三功率开关管的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器第 二绕组的异名端相连；第一输出滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端 及第二绕组的同名端相连，第二输出滤波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异 名端及第二绕组的同名端相连，第一输出滤波电感的另一端经过输出滤波电容及输出负载 与第二输出滤波电感的另一端相连；第一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一 载波调制而成，第二功率开关管的第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三 功率开关管的第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四功率开关管的第四驱 动信号由第四调制波和第四载波调制而成；所述第一调制波和第二调制波与第三调制波和 第四调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位 和第三载波的相位相差180度，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度； 所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组 变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者仅使用一个输出滤波电感或者无需输出滤波电 感、与/或无输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路；所述一个输入电源还能由两个 两个输入电源代替。
4. 根据权利要求3所述的使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在 于还包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以 构成LCL滤波电路。
5. 使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在于包括一个权利要求1 所述的多电平单相半桥逆变器的桥臂与一个传统两电平逆变桥臂，具体包括：一个输入电 源，一个输入滤波电容，四个功率开关管及其体二极管，一个反相耦合的两绕组变压器，一 个输出滤波电感和一个输出滤波电容，和两个功率二极管；其中第一功率开关管、第二功率 开关管的集电极和第二功率二极管的阴极及输入滤波电容的正极与输入电源的正极相连， 第三功率开关管、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及输入滤波电容的负 极与输入电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与反相耦合 变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与反相 耦合变压器第二绕组的异名端相连；输出滤波电感的一端与反相耦合变压器第一绕组的异 名端及第二绕组的同名端相连，另一端与输出滤波电容及输出负载的一端相连，输出滤波 电容及输出负载的另一端与第二功率开关管的发射极和第三功率开关管的集电极相连；第 一功率开关管的第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二功率开关管的第二 驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三功率开关管的第三驱动信号由第三调制 波和第三载波调制而成，第四功率开关管的第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而 成，所述第一调制波和第二调制波与第三调制波和第四调制波的相位相同，第一载波的相 位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第三载波的相位相差180度，第一载波 的相位和第二载波的相位相差180度； 所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组 变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者仅使用一个输出滤波电感、或无需输出滤波电 感、与/或无输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路；所述一个输入电源还能用两个 输入电源代替。
6. 根据权利要求5所述的使用新型三端开关网络的多电平单相全桥逆变器，其特征在 于还包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以 构成LCL滤波电路。
7. -种使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其特征在于由三个权利要求1所 述的多电平单相半桥逆变器的桥臂构成，具体包括：两个输入电源，两个输入滤波电容，六 个功率开关管及其体二极管，三个反相耦合的两绕组变压器，三个输出滤波电感和三个输 出滤波电容，和六个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极、第二功率二极管的阴极、 第二功率开关管的集电极、第四功率二极管的阴极、第五功率开关管的集电极、第六功率二 极管的阴极、及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第三功率开关管的 发射极和第三功率二极管的阳极、第四功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极、第 六功率开关管的发射极和第五功率二极管的阳极、及第二输入滤波电容的负极与第二输入 电源的负极相连；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压 器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相 耦合变压器第二绕组的异名端相连；第二功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与 第二反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第三功率开关管的集电极和第四功率二极管 的阳极与第二反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第五功率开关管的发射极和第五功 率二极管的阴极与第三反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第六功率开关管的集电极 和第六功率二极管的阳极与第三反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第一输出滤波电 感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二输出滤 波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第三输 出滤波电感的一端与第三反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连；第 一输出滤波电感的另一端经过第一输出滤波电容实现A相输出，第二输出滤波电感的另一 端经过第二输出滤波电容实现B相输出，第三输出滤波电感的另一端经过第三输出滤波电 容实现C相输出；六个功率开关管分别由六个驱动信号驱动，其中第一驱动信号由第一调 制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三驱动信 号由第三调制波和第三载波调制而成，第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成， 第五驱动信号由第五调制波和第五载波调制而成，第六驱动信号由第六调制波和第六载波 调制而成，所述第一调制波和第二调制波和第三调制波与第四调制波和第五调制波和第六 调制波的相位相同，第一载波的相位和第四载波的相位相差180度，第二载波的相位和第 三载波的相位相差180度，第五载波的相位和第六载波的相位相差180度，第一载波的相位 与第二载波的相位及第五载波的相位相差120度； 所述输出滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组 变压器的漏感用作所述输出滤波电感；或者无需输出滤波电感、与/或输出滤波电容，由感 性负载本身构成滤波电路；两个输入电源还能由一个输入电源代替。
8. 根据权利要求7所述的使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其特征在于还 包括第二级滤波电感，连接到由所述输出滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成 LCL滤波电路。
9. 根据权利要求7所述的使用新型三端开关网络的多电平三相逆变器，其特征在于该 多电平三相逆变器同时适应有中性线（N)或无中性线（N)的电源系统。
【文档编号】H02M7/483GK104333248SQ201410535860
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】胡炎申, 谢运祥 申请人:华南理工大学