端，第二电容(C2)并联在第二直流电源(S2)两端，第一电容(Cl)的正极连接第一供电线(P)，第一电容(Cl)的负极连接第三供电线(丽)，第二电容(C2)的正极连接第二供电线(MP)，第二电容(C2)的负极连接第四供电线(N),电源间钳位电容的第一端连接第一直流电源(SI)的正端或者负端，电源间钳位电容第二端连接第二直流电源(S2)的正端或者负端； 第一变换器(Cvl)的输入端连接第一电容(Cl)的负极，第一变换器(Cvl)的输出端连接第二供电线(MP)，第一变换器(Cvl)的公共端连接第一供电线(P)，其用于将电能从第一电容(Cl)两端变换到第一供电线(P)和第二供电线(MP)之间； 第二变换器(Cv2)的输入端接第二电容(C2)正极，第二变换器(Cv2)的输出端接第三供电线(MN)，第二变换器(Cv2)的公共端连接第四供电线(N)，其用于将电能从第二电容(C2)两端变换到第四供电线(N)和第三供电线(丽)之间。
2.根据权利要求1所述的四线输出变换器，其特征在于:所述电源间钳位电容为第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)中的任意一个或几个组合，其中， 第三电容(C3)的正极连接第二供电线(MP)，第三电容(C3)的负极连接第三供电线(MN)， 第四电容(C4)的正极连接第一供电线(P)，第四电容(C4)的负极连接第四供电线(N)， 第五电容(C5)的正极连接第一供电线(P)，第五电容(C5)的负极连接第二供电线(MP), 第六电容(C6)的正极连接第三供电线(丽)，第六电容(C6)的负极连接第四供电线(N)。
3.根据权利要求2所述的四线输出变换器，其特征在于:所述电源间钳位电容还可以为两个以上的电容串联、并联或者串联并联组合构成的电容。
4.根据权利要求1所述的四线输出变换器，其特征在于: 所述第二变换器(Cv2)为DC-DC变换器，其用于将电能从第二电容(C2)的两端变换到第四供电线N和第三供电线MN之间，DC-DC变换器是指标准Buck变换器、软开关模式Buck变换器、双向直流变换器、降压-升压级联变换器中的任何一种电路； 所述第一变换器(Cvl)为负电压DC-DC变换器，其用于将电能从第一电容Cl的两端变换到第一供电线P和第二供电线MP之间，负电压DC-DC变换器是指标准Buck变换器的负电压形式、软开关模式Buck变换器的负电压形式、双向直流变换器的负电压形式、降压-升压级联变换器的负电压形式中的任何一种电路。
5.基于权利要求1到4所述的四线输出变换器而实现的一种两级逆变器，由前级的四线输出变换器和后级的四输入端逆变电路构成，其特征在于:所述四线输出变换器是权利要求I至权利要求4中任一项所述的四线输出变换器，所述四输入端逆变电路是四输入端多电平逆变电路，所述前级四线输出变换器通过第一供电线(P)、第二供电线(MP)、第三供电线(丽)、第四供电线(N)为所述后级四输入端多电平逆变电路供电。
6.根据权利要求5所述的一种两级逆变器，其特征在于:所述四输入端逆变电路为四输入端三电平逆变电路或者四输入端四电平逆变电路，所述四输入端三电平逆变电路是指在输出交流电流的正半周时，由第一供电线(P)、第二供电线(MP)、第四供电线(N)提供三电平供电，在输出交流电流的负半周时，由第一供电线(P)、第三供电线(丽)、第四供电线(N)提供三电平供电的逆变电路；所述四输入端四电平逆变电路是指由第一供电线(P)、第二供电线(MP)、第三供电线(丽)和第四供电线(N)提供四电平供电的逆变电路。
7.根据权利要求5和6所述的一种两级逆变器，其特征在于:所述四输入端逆变电路由两个或者两个以上四输入端单相逆变电路组成，其中， 每个四输入端单相逆变电路的第一输入端(Pi)都连接到第一供电线(P)，每个四输入端单相逆变电路的第二输入端(MPi)都连接到第二供电线(MP)，每个四输入端单相逆变电路的第三输入端(MNi)都连接到第三供电线(MN)，每个四输入端单相逆变电路的第四输入端(丽i)都连接到第四供电线(N)。
8.根据权利要求7所述的一种两极逆变器，其特征在于:所述四输入端单相逆变电路由一个上臂电路和一个下臂电路组成，所述上臂电路是A型上臂电路、B型上臂电路、C型上臂电路、D型上臂电路中的一种电路，所述下臂电路是A型下臂电路、B型下臂电路、C型下臂电路、D型下臂电路中的一种电路； 所述A型上臂电路由第一开关管(Tl)、第二开关管(T2)、第一二极管(Dl)组成，第一开关管(Tl)的第一端接第一输入端(Pi)，第一开关管(Tl)的第二端与第二开关管(T2)的第二端相连接后作为所在单相逆变电路的输出端，第二开关管(T2)的第一端接第一二极管(Dl)的负极，第一二极管(Dl)的正极接第二输入端(MPi)； 所述A型下臂电路由第三开关管(T3)、第四开关管(T4)、第二二极管(D2)组成，第三开关管(T3)的第二端接第四输入端(Ni)，第三开关管(T3)的第一端与第四开关管(T4)的第一端相连后连接到所在单相逆变电路的输出端，第四开关管(T4)第二端连接第二二极管(D2)的正极，第二二极管(D2)的负极接第三输入端(MNi)； 所述B型上臂电路由第五开关管(T5)、第六开关管(T6)、第三二极管(D3)组成，第五开关管(T5)的第一端接第一输入端(Pi)，第五开关管(T5)的第二端与第六开关管(T6)的第一端及第三二极管(D3)的负极相连，第六开关管(T6)的第二端作为所在单相逆变电路的输出端，第三二极管(D3)的正极接第二输入端(MPi)； 所述B型下臂电路由第七开关管(T7)、第八开关管(T8)、第四二极管(D4)组成，第七开关管(T7)的第二端接第四输入端(Ni)，第七开关管(T7)的第一端与第八开关管(T8)的第二端及第四二极管(D4)的正极相连，第八开关管(T8)第一端连接所在单相逆变电路的输出端，第四二极管(D4)的负极接第三输入端(MNi)； 所述C型上臂电路由第九开关管(T9)、第十开关管(T10)、第十一开关管(Tll)组成，第九开关管(T9)的第一端接第一输入端(Pi)，第九开关管(T9)的第二端与第十开关管(TlO)的第二端相连且作为所在单相逆变电路的输出端，第十开关管(TlO)的第一端与第十一开关管(Tll)的第一端连接，第十一开关管(Tll)的第二端接第二输入端(MPi)； 所述C型下臂电路由第十二开关管(T12)、第十三开关管(T13)、第十四开关管(T14)组成，第十二开关管(T12)的第二端接第四输入端(Ni)，第十二开关管(T12)的第一端与第十三开关管(T13)的第一端相连，且连接所在单相逆变电路的输出端，第十三开关管(T13)的第二端接第十四开关管(T14)的第二端，第十四开关管(T14)的第一端接第三输入端(MNi)； 所述D型上臂电路由第十五开关管(T15)、第十六开关管(T16)、第十七开关管(T17)组成，第十五开关管(T15)的第一端接第一输入端(Pi)，第十五开关管(T15)的第二端与第十六开关管(T16)的第一端及第十七开关管(T17)的第一端相连，第十六开关管(T16)的第二端作为所在单相逆变电路的输出端，第十七开关管(T17)的第二端接第二输入端(MPi)； 所述D型下臂电路由第十八开关管(T18)、第十九开关管(T19)、第二十开关管(T20)组成，第十八开关管(T18)的第二端接第四输入端(Ni)，第十八开关管(T18)的第一端与第十九开关管(T19)的第二端及第二十开关管(T20)的第二端相连，第十九开关管(T19)第一端连接所在单相逆变电路的输出端，第二十开关管(T20)的第一端接第三输入端(MNi)。
9.基于权利要求1到4所述的四线输出变换器而实现的一种两级逆变器，由前级的四线输出变换器、中线连接点产生支路和后级逆变电路构成，其特征在于:所述四线输出变换器是权利要求1至权利要求4中任一项所述的四线输出变换器，所述后级逆变电路是四输入端多电平逆变电路，所述前级四线输出变换器通过第一供电线(P)、第二供电线(MP)、第三供电线(丽)、第四供电线(N)为所述后级四输入端多电平逆变电路供电，所述中线连接点产生支路是连接在第一供电线(P)和第四供电线(N)之间，由第七电容(C41)和第八电容(C42)串联构成的支路，第七电容(C41)与第八电容(C42)的连接点作为中线连接点(Vm)；或者，所述中线连接点产生支路是连接在第二供电线(MP)和第三供电线(MN)之间，由第九电容(C31)和第十电容(C32)串联构成的支路，第九电容(C31)和第十电容(C32)的连接点作为中线连接点(Vm),所述中线连接点(Vm)用于连接三相四线制负载的中线或单相负载的中线。
10.根据权利要求9所述的一种两级逆变器，其特征在于:第九电容(C31)和第十电容(C32)串联或第七电容(C41)和第八电容(C42)串联兼做所述四线输出变换器中的电源间钳位电容。
【专利摘要】本发明提出了一种四线输出变换器，包括第一直流电源、第二直流电源、第一电容、第二电容、第一变换器、第二变换器和至少一个电源间钳位电容组成，通过第一供电线、第二供电线、第三供电线、第四供电线为负载供电。本发明还提供将四线输出变换器作为前级的变换器，加上后级四输入端逆变器组成的两级逆变器。本发明的四线输出变换器恰能与一些后级四输入端的负载电路相配，使前级的四线输出变换器相比两线输出的前级变换电路所需要变换的电流大大减小，从而使前级变换器的成本和损耗均大幅度降低，效率却有所提高，同时在保证三电平电路复杂度的基础上，进一步减小后级逆变电路的开关损耗。
【IPC分类】H02M7-483, H02M3-06, H02M7-5387
【公开号】CN104638911
【申请号】CN201410372122
【发明人】张宇翔, 郭敏
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年7月31日