[实用新型]三电平半桥级联逆变器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子的功率变换设备技术领域，特指一种半桥级联逆变结构的新型DC/AC逆变电力电子技术，具体是指三电平半桥级联逆变器。

背景技术

目前三相多电平逆变器在电力系统发展迅速，成为电力电子领域的重要研究热点，三相逆变器具有波形失真小、谐波含量低、开关器件工作频率低、开关损耗低等优点，在电气传动中的应用已无可潜代。现有的三相多电平逆变器主要有电容飞跨型、二极管钳位型和H桥级联型等几种。当逆变电平数较多时，电容飞跨型和二极管钳位型逆变器存在电路结构及其控制复杂的问题，而H桥级联型多电平逆变器则具有级联简单，易于模块化等优点，在高电压高功率逆变中H桥级联多电平逆变器显得更具有优势。

现有的H桥级联多电平逆变器结构包括有一个H桥，即为一个全桥，一个全桥由四个功率开关器件组成，在电压不太高功率不太大的三相多电平逆变场合，全桥级联数可能只有一级，即每相只有一个全桥，逆变输出三个电平，这种情况需三个电压相等的独立直流电源，每个独立直流电源需一个3相交流电源供电。为解决整流电源电流谐波大的问题，通常须配备一个专门的移相变压器，移相变压器输出三个３相交流电源，即9相变压器，18脉冲整流，其中一个3相不移相，另两个３相交流电源分别移相＋20°和-20°，这种专门移相的变压器存在结构复杂、成本高等问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种三电平半桥级联逆变器，利用半桥级联逆变的结构，当级联数等于2时，整流变压器无须专门移相，简化了移相变压器的结构，同时也降低了移相变压器成本。而逆变输出性能与常规一个级联全桥逆变基本相同，而且目前用于全桥级联多电平逆变的控制方法仍适用于这种半桥级联多电平逆变。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是包括有三相（U、V、W），每相由两个半桥级联而成，其中U相上半桥包括有逆变开关功率器件（S_U3）和逆变开关功率器件（S_U4），其中U相下半桥包括有逆变开关功率器件（S_U1）和逆变开关功率器件（S_U2），V相上半桥包括有逆变开关功率器件（S_V3）和逆变开关功率器件（S_V4），其中V相下半桥包括有逆变开关功率器件（S_V1）和逆变开关功率器件（S_V2），W相上半桥包括有逆变开关功率器件（S_W3）和逆变开关功率器件（S_W4），其中W相下半桥包括有逆变开关功率器件（S_W1）和逆变开关功率器件（S_W2），其中U相上半桥、V相上半桥和W相上半桥采用三个独立电源（E）分别供电，U相下半桥、V相下半桥和W相下半桥采用一个负电源（-E）供电，且负电源的正端接地。

 为实现上述目的，本实用新型的技术方案还可以是一种三电平半桥级联逆变器，包括有三相（U、V、W），每相由两个半桥级联而成，其中U相上半桥包括有逆变开关功率器件（S_U3）和逆变开关功率器件（S_U4），其中U相下半桥包括有逆变开关功率器件（S_U1）和逆变开关功率器件（S_U2），V相上半桥包括有逆变开关功率器件（S_V3）和逆变开关功率器件（S_V4），其中V相下半桥包括有逆变开关功率器件（S_V1）和逆变开关功率器件（S_V2），W相上半桥包括有逆变开关功率器件（S_W3）和逆变开关功率器件（S_W4），其中W相下半桥包括有逆变开关功率器件（S_W1）和逆变开关功率器件（S_W2），其中U相上半桥、V相上半桥和W相上半桥采用一个正电源（E）供电，U相下半桥、V相下半桥和W相下半桥采用三个独立负电源（-E）分别供电，且正电源的负端接地。

本发明的半桥级联型逆变，实际上是把常规H桥级联逆变的H桥拆去一半成为半桥，每个半桥逆变输出两个电平，即“1、0”或“-1、0”电平，其特征是：（1）当各半桥直流电源电压相等时，半桥级联逆变电平数为N+1个，N为半桥级联数。电路如图1和图2所示，有两种电源极性接法，为N=2的半桥级联逆变，逆变输出电平数等于3个。以下以图1为例，下面的三个半桥是共用一个电源的，减少了电源数，上面的级联半桥是用独立直流电源的，总共4个独立电源。