效果好、装置体积小等诸多优点。
[0023]图1是本发明提出的逆变单元电路，包括三相整流滤波电路和单相H桥逆变电路，图2是本发明提出的一种具有耦合电感的多电平级联逆变器电路，具体包括:N个三相整流滤波电路，每个三相整流滤波电路包括三相全桥不控整流电路和电容滤波电路，与电网相连接，用于将电网产生的三相低频交流电能转换成直流电能，输出至其对应的单相H桥单元;N个单相H桥和其对应的親合电感；同一个单相H桥单元的左桥臂侧的上桥臂是第一功率开关管，同一个单相H桥单元的左桥臂侧的下桥臂是第二功率开关管，同一个单相H桥单元的右桥臂侧的上桥臂是第三功率开关管，同一个单相H桥单元的右桥臂的下桥臂是第四功率开关管，第一功率管的集电极与电源正极相连，耦合电感原边绕组LI异名端与第一功率管的发射极相连;耦合电感原边绕组同名端与前一个耦合电感的副边同名端相连，所有耦合电感的副边异名端组成公共端，与负载的一段相连;所有的单相H桥单元的第四功率管的集电极组成公共端，与负载的另一端相连。
[0024]对负载电流进行采样，并与预设电流进行比较，采用PI反馈的控制方法对负载电流进行实时跟踪与快速控制;每一个单相H桥单元采用单极性调制;无需额外的均流控制方法。
[0025]共有2N个双极性三角载波对多电平级联逆变器进行载波移相PWM控制；其中每个单相H桥单元的同一桥臂上的功率开关管共用一个三角载波，且两个功率开关管的开关状态相反;每个单相H桥单元的左右桥臂的载波相位差为180° ;相邻两个单相H桥单元的相同位置的功率开关管的载波的相位依次相差π/Ν。
[0026]每个功率开关管都反并联一个二极管来续流，负载由电阻与电感组成。
[0027]为了更进一步的说明本发明实施例提供的具有耦合电感的多电平级联逆变器及抑制环路电流的方法，现结合具体实例详述如下:
[0028]实例中采用四个整流逆变单元并联即N= 4的电路结构，如图3所示。预设电流波形为44A的直流叠加15A的交流，如图4(a)所示，实际得到的电流波形与预设电流波形几乎没有差别，如图4(b)所示，得到的电压波形为阶梯波，可以有效的减小谐波畸变率。输出电压波形的最大值为24V，略小于逆变器直流侧电压，说明耦合电感上的电压降很小，逆变器直流侧电压的利用率高。
[0029]如图5(a)所示，四条支路的电流波形基本一致，如图5(b)所示，其环路电流约为
0.2A，小于其支路额定电流的2%，符合工程上的均流要求。实验中所使用的耦合电感气隙较小，其体积约为常规电感的一半。环流电流为某条支路与四条支路电流的平均值的电流差。
[0030]综上可以看出:本发明的具有耦合电感的多电平逆变器具有对输出的电压或者电流进行快速跟踪与实时控制，并且使用耦合电感能够得到比常规电感更好的均流效果，耦合电感所使用磁芯的体积与质量也小于常规电感。由于耦合电感上的电压降较低，所以无需额外增加逆变器直流侧电压值。
[0031]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有耦合电感的多电平逆变器，其特征在于，包括N个逆变单元和N个耦合电感，第一耦合电感的一次侧异名端连接第一逆变单元的输出端，第一耦合电感的一次侧同名端与第N耦合电感的二次侧同名端连接;第二耦合电感的一次侧异名端连接第二逆变单元的输出端，第二耦合电感的一次侧同名端与所述第一耦合电感的二次侧同名端连接，……第i个耦合电感的一次侧异名端连接第i个逆变单元的输出端，第i+Ι个耦合电感的一次侧同名端与第i个耦合电感的二次侧同名端连接，第i个耦合电感的二次侧异名端均连接负载;N为大于等于2的正整数。2.如权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于，所述逆变单元包括第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管;所述第一功率管与所述第二功率管串联，所述第三功率管与所述第四功率管串联;所述第一功率管与所述第二功率管的串联连接端作为所述逆变单元的输出端正极，所述第三功率管和所述第四功率管的串联连接端作为所述逆变单元的输出端负极，所述第一功率管的非串联连接端与所述第三功率管的非串联连接端连接；所述第二功率管的非串联连接端与所述第四功率管的非串联连接端连接。3.如权利要求2所述的多电平逆变器，其特征在于，所述第一功率管、所述第二功率管、所述第三功率管和所述第四功率管均为绝缘栅双极性晶体管IGBT;且绝缘双极性晶体管的内部具有反并联寄生一■极管D。4.如权利要求2或3所述的多电平逆变器，其特征在于，在所述逆变单元中，由所述第一功率管和所述第二功率管构成的左桥臂与由所述第三功率管和所述第四功率管构成的右桥臂载波相位错开180°。5.如权利要求2-4任一项所述的多电平逆变器，其特征在于，N个逆变单元的载波频率相同、载波相位互相错开VN。6.如权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于，相邻两条支路的电流通过同一个耦合电感进行反向耦合，两条支路的电流在耦合电感的磁芯中产生的磁通相互抵消，磁芯不会因为支路电流中的直流成分而饱和。7.如权利要求1所述的多电平逆变器，其特征在于，相邻两条支路的电流通过一个耦合电感进行反向耦合，两条支路之间电流值的差值即为环路电流，该电流差值将会受到耦合电感的互感的抑制。
【专利摘要】本发明公开了一种具有耦合电感的多电平级联逆变器，其中，有N个逆变单元并联，每个单相H桥对应一个耦合电感，N≥2，且N为自然数；同一个单相H桥逆变单元的左桥臂侧的上桥臂是第一功率开关管，同一个逆变单元的左桥臂侧的下桥臂是第二功率开关管，同一个单相H桥单元的右桥臂侧的上桥臂是第三功率开关管，同一个单相H桥单元的右桥臂的下桥臂是第四功率开关管，第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四功率管均为绝缘栅双极性晶体管IGBT；N个耦合电感以循环对称的结构连接。本发明在无需复杂的均流控制方法的条件下，可有效抑制各支路之间的环路电流，并且在相同并联共模电感的条件下，具有差模均流电感大、均流效果好、装置体积小等诸多优点。
【IPC分类】H02M1/12, H02M1/32, H02M7/493, H02M7/49
【公开号】CN105634319
【申请号】CN201610086875
【发明人】张明, 邵骏, 梁宵
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月16日