[实用新型]一种低电压七电平逆变器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于高保真功率放大的低谐波功率变换器，属于电力电子技术领域，用于低电压范围内的高性能功率放大器。

背景技术

大功率音频功率放大器广泛地应用于电视发射台、广播发射台、电视机、大功率音响等场合，目前现有的技术是采用传统的两电平功率变换器结构，即D类放大器，如图1所示，其中，T1-T4为具有内置反向二极管的MOSFET管，由于反向二极管非独立器件，所以，不单独标注。Z为负载。传统的两电平逆变器和新型多电平逆变器相比，带宽较窄，易失真，开关频率高，功率转换效率较低。现有的多电平变换器主电路拓扑结构有二极管箝位多电平变换器、飞跨电容多电平变换器、各种级联多电平变换器等，在采用这些拓扑结构的主电路中，在有功率输出的每一个时刻至少有4个功率开关处于导通状态，在低电压应用场合，这些通态管压降占输出电压的比例过大，从而导致功率变换效率降低，而且，由于现有的多电平变换器主要用于中高压功率变换场合，因此，在每一个时刻，均要依靠多个处于关断状态的管子串联，来提高整个装置的输出电压等级，从而导致其电路组成较为复杂，所用功率开关数量较多。也就是说，将现有的多电平功率变换器用到低电压场合，则导致系统不必要的复杂性和低的功率转换效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种适用于低电压场合的七电平逆变器，能解决传统两电平逆变器、多电平逆变器在低电压应用场合中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低电压七电平逆变器，包括由直流电源和四个MOSFET管组成的两电平逆变器、三个储能电容器和由四个功率MOSFET管组成的三端网络，直流电源正极、第一储能电容器正极、第一MOSFET管的漏极、第三MOSFET管的漏极接在一起；所述直流电源负极、第三储能电容器负极、第二MOSFET管的源极、第四MOSFET管的源极接在一起；所述第一储能电容器的负极、第二储能电容器的正极和第一功率MOSFET管的漏极接在一起；所述第二储能电容器的负极、第三储能电容器的正极和第三功率MOSFET管的漏极接在一起；所述第一功率MOSFET管和第二功率MOSFET管的源极接在一起；所述第三功率MOSFET管和第四功率MOSFET管的源极接在一起；所述第二功率MOSFET管和第四功率MOSFET管的漏极连接后，与负载、所述第一MOSFET管的源极、第二MOSFET管的漏极接在一起。

以低电压应用为目标，本实用新型提出了一种新的七电平逆变器，具有以下有益效果：输出波形质量高，功率转换性能好；每一种模式下处于导通状态的可控元件少、效率高；控制简单、易于实现等显著优势。

附图说明

图1是现有技术中传统的两电平功率变换器的电路图。

图2是本实用新型低电压七电平逆变器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。

如图2所示，本实用新型的逆变器，包括由直流电源E和四个具有内置反向二极管的MOSFET管T1-T4组成的传统两电平逆变器（如图1所示）、储能电容器C1-C3、功率MOSFET管T5-T8组成的三端网络；其中，电源正极、电容器C1 正极与MOSFET管T1、T3的漏极接在一起；电源负极、电容器C3负极与MOSFET管T2、T4的源极接在一起；电容器C1的负极、电容器C2的正极和MOSFET管T5的漏极接在一起；电容器C2的负极、电容器C3的正极和MOSFET管T7的漏极接在一起；MOSFET管T5和T6的源极接在一起；MOSFET管T7和T8的源极接在一起；MOSFET管T6和T8的漏极连接后，与负载Z、MOSFET管T1的源极、MOSFET管T2的漏极接在一起。

当MOSFET管T1、T4导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E；当MOSFET管T4、T5导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E的2/3；当MOSFET管T7和T4导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为电源电压E的1/3；当MOSFET管T2、T4导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为0；当MOSFET管T2、T3导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为负的电源电压-E；当MOSFET管T3和T6导通、其它管子关断时，负载Z上的电压为-E/3；当MOSFET管T8和T3导通并且其它管子关断时，负载Z上的电压为-2E/3。即通过选择合适的开关通与断的状态，负载Z上可以得到0、E/3、2E/3、E、-E/3、-2E/3、-E等七个电平。

本实用新型的七电平逆变器可以应用于高保真功率放大等场合，能显著提高功率放大器的保真度和功率转换效率。