一种三相Zeta升降压型三电平逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子变换器技术领域的逆变器，尤其涉及一种三相Zeta升降压 型三电平逆变器。
【背景技术】
[0002] 逆变器作为一种电力电子设备，其基本作用是将直流输入电源转换成交流电源， 满足负载或电网的负荷要求。其中单相逆变器主要应用在中小功率场合，结构简单、成本较 低；而三相逆变器由于其结构特点，适用于更大功率场合，广泛应用在光伏并网、电机驱动、 航空电源等各种工业场合。
[0003] 传统三相逆变器主要包括三相半桥型两电平逆变器拓扑、三相中点钳位型三电平 逆变器等拓扑，其共同特点是输出电压幅值低于输入电压、属于降压型逆变器。而上述降压 型逆变器一般需要直流母线电压大于等于^倍的输出交流电压幅值，仅适合应用在交流 输出电压幅值小于等于1/^倍直流输入电压幅值的降压型场合；实际应用中，在负载情况 复杂、输出电压幅值要求范围大的场合中，尤其在升降压场合中，逆变器需要连接变压器或 者前级直流变换器，来调节输出电压幅值、满足三相负载或电网的不同电压需求。然而，变 压器或者前级直流变换器的接入也会引起逆变器体积增大、成本增加、电能转换效率降低 等问题。同时，无变压器型逆变器在应用过程中，开关管高频通断也造成逆变器共模电压高 频变化，在光伏并网、电机驱动等多种工业应用中引起共模问题，影响系统安全可靠运行、 甚至威胁人身安全。因而，亟需新型三相升降压型逆变器解决上述问题。
[0004] 中国专利申请号201410020413. 6,名称为单级升压逆变器非隔离光伏并网发电 系统及其控制方法，该专利申请提出一种光伏逆变器，在传统三相半桥型两电平逆变器的 基础上引入耦合电感无源网络将逆变器的电源与主电路相耦合，结合其公布的控制方案， 实现升压功能的同时抑制共模电流。然而该申请案提出的逆变器方案属于两电平逆变器， 限制了其在中高电压场合的应用。MoacyrA.G.deBrito等人2011年在IEEECOBEP会议 发表的文章NewintegratedZetaandCukinvertersintendedforstandaloneand grid-connectedapplications中提出一种基于Zeta直流变换器的集成式逆变器，该逆变 器在传统三相半桥型两电平逆变器的基础上，应用Zeta直流变换器对直流母线电压进行 调节，实现升降压型逆变输出。然而，该逆变器属于传统逆变器前级串接直流变换器的方 案，存在电能转换效率降低、控制复杂等问题；且该逆变器属于两电平逆变器，限制了其在 中高电压场合的应用。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种输出电压范围大、能够适 用于升压降应用场合并具备共模抑制能力的三相升降压型三电平逆变器。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明是采用如下技术方案：
[0007] -种三相Zeta升降压型三电平逆变器，它包括直流母线、十二个开关管、六个电 感和九个电容；
[0008] 直流母线的P端通过第一开关管S1与第二开关管S2的一端、第二电容(：2的一端连 接，第二开关管S2的另一端与第一电容Ci的一端、第一电感Li的一端连接，第一电感L:的 另一端与直流母线的N端连接，第一电容C1的另一端与第三开关管S3的一端、第二电感L2 的一端连接，第三开关管S3的另一端与第四开关管S4的一端、第二电容C2的另一端连接， 第四开关管&的另一端与直流母线的N端连接，第二电感L2的另一端与第七电容C7的一 端、三相负载或三相电网的A相连接于点A;
[0009] 直流母线的P端通过第五开关管S5与第六开关管S6的一端、第四电容(：4的一端连 接，第六开关管S6的另一端与第三电容C3的一端、第三电感L3的一端连接，第三电感L3的 另一端与直流母线的N端连接，第三电容C3的另一端与第七开关管S7的一端、第四电感L4 的一端连接，第七开关管S7的另一端与第八开关管S8的一端、第四电容C4的另一端连接， 第八开关管&的另一端与直流母线的N端连接，第四电感L4的另一端与第八电容C8的一 端、三相负载或三相电网的B相连接于点B;
[0010] 直流母线的P端通过第九开关管S9与第十开关管S1(|的一端、第六电容C6的一端 连接，第十开关管Sltl的另一端与第五电容C5的一端、第五电感L5的一端连接，第五电感L5 的另一端与直流母线的N端连接，第五电容C5的另一端与第十一开关管Sn的一端、第六电 感L6的一端连接，第十一开关管Sn的另一端与第十二开关管S12的一端、第六电容C6的另 一端连接，第十二开关管S12的另一端与直流母线的N端连接，第六电感L6的另一端与第九 电容C9的一端、三相负载或三相电网的C相连接于点C;
[0011] 第七电容(：7的另一端、第八电容C8的另一端和第九电容C9的另一端连接于点M， 三相负载或三相电网连接于点0。
[0012] 更进一步，在本发明提出的一种三相Zeta升降压型三电平逆变器的基础上，采取 以下两项措施之一的改进，以增强共模抑制能力：
[0013] (1)将第七电容C7、第八电容C8和第九电容(：9的连接点M与直流母线的N端连接；
[0014](2)在直流母线的P端与N端之间接入串联的第一抑制电容Ctl和第二抑制电容 Ct2，第一抑制电容Ctl与第二抑制电容Ct2连接于H点，将第一抑制电容Ctl、第二抑制电容Ct2 的连接点H与第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的连接点M相连。
[0015] 更进一步，在本发明提出的一种三相Zeta升降压型三电平逆变器的基础上，或者 在本发明提出的一种三相Zeta升降压型三电平逆变器且采取增强共模抑制能力措施（1) 的基础上，采取以下两项措施之一减少电路开关管数量：
[0016] (3)在直流母线的P端与N端之间接入串联的第一分压电容Cnl和第二分压电容 Cn2，第一分压电容Cnl与第二分压电容C"2连接于点J，替代其中任意一相对应的电感、电容 和开关管，并将该相对应的负载或电网接到第一分压电容Cnl与第二分压电容Cn2的连接点 J;A相包括：第一电感L1和第二电感L2，第一电容C1和第二电容C2，第一开关管S1、第二开 关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4;B相包括：第三电感L3和第四电感L4，第三电容C3 和第四电容C4，第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管S8;C相包括：第 五电感L5和第六电感L6，第五电容C5和第六电容C6，第九开关管S9、第十开关管Sltl、第十一 开关管S11和第十二开关管S12;
[0017] (4)将任意一相对应的电感、电容和开关管去掉，并将该相对应的负载或电网接到 直流母线的P端；A相包括：第一电感L1和第二电感L2，第一电容C1和第二电容C2，第一开 关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4;B相包括：第三电感L3和第四电感 L4，第三电容C3和第四电容C4，第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7和第八开关管 S8;C相包括：第五电感L5和第六电感L6，第五电容C5和第六电容C6，第九开关管S9、第十开 关管Sltl、第十一开关管S11和第十二开关管S12。
[0018] 由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0019] 1、与传统三相逆变器相比，本发明提出的逆变器可以在无需变压器或前级直流变 换器的情况下应用到升降压型场合，体积小、效率高、成本低；
[0020] 2、与传统三相逆变器相比，本发明提出的逆变器属于升降压型逆变器，可以实现 输出电压幅值大于或者小于输入电压幅值，输出电压范围大。最大直流电压利用率高，满足 同样的三相负载或三相电网要求所需要的直流母线电压低；
[0021] 3、与传统三相逆变器相比，本发明提出的逆变器具备共模抑制能力；
[0022] 4、与三相Zeta型两电平逆变器相比，本发明提出的逆变器是三电平逆变器，开关 管电压应力是三相Zeta型两电平逆变器等传统升降压逆变器的一半，更适合应用到中高 电压场合。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明提出的一种三相Zeta升降压型三电平逆变器在点M与直流母线的 N端未连接情况下的电路原理图；