[发明专利]一种四电平逆变拓扑单元及四电平逆变器

说明书

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种四电平逆变拓扑单元及四电平逆变器。

背景技术

逆变器是将直流电转变为交流电的设备。随着技术的不断发展和进步，人们生活水平的不断提高，逆变器也成为了人们应急和外出的一种重要设备。目前的逆变器多为二极管钳位型逆变器或飞跨电容型逆变器。

图1和图2分别示出了传统四电平逆变器的部分结构。其中，图1为二极管钳位型四电平逆变器的部分结构，图2为飞跨电容型四电平逆变器的部分结构。在图1所示逆变器结构中，通过电容C1、C2和C3产生四个不同电位的电信号，并且每个四电平拓扑单元包括六个开关管和十个二极管；在图2所示逆变器结构中，每个四电平拓扑单元包括六个开关管和六个二极管，且逆变器中通过设置电容C1、C2、C3、C4、C5和C6来产生四个不同电位的电信号。

由上述可知，传统的二极管钳位型四电平逆变器和飞跨电容型四电平逆变器中半导体器件数量较多，由此加大了逆变器及其应用电路的成本，同时，增加了逆变器及其应用电路的封装难度。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种四电平逆变拓扑单元及四电平逆变器，用以解决现有的四电平逆变器中半导体器件数量较多，由此加大了逆变器及其引用电路的成本的技术问题，同时避免了由于四电平逆变器中半导体器件数量较多导致增加逆变器及其应用电路的封装难度的技术问题。

本申请提供了一种四电平逆变拓扑单元，包括开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4、二极管DF1和二极管DF2；

每个开关管反向并联一个二极管；

该拓扑单元的第一直流输入端M1通过依次串联的二极管DF1、开关管T2、开关管T3和二极管DF2与该拓扑单元的第二直流输入端M2相连；

该拓扑单元的第三直流输入端M3通过开关管T1与二极管DF1和开关管T2的连接线相连；

开关管T3和二极管DF2的连接线通过开关管T4与该拓扑单元的第四直流输入端M4相连；

开关管T2和开关管T3的连接线与该拓扑单元的交流输出端AC相连接。

上述四电平逆变拓扑单元，优选地，该四电平逆变拓扑单元对应的六个工作模块分别为：

第一工作模态：开关管T2导通，其余开关管均截止；

第二工作模态：开关管T1和开关管T2导通，其余开关管均截止；

第三工作模态：开关管T2导通，或开关管T1和开关管T2导通，其余开关管均截止；

第四工作模态：开关管T3导通，其余开关管均截止；

第五工作模态：开关管T3和开关管T4导通，其余开关管均截止；

第六工作模态：开关管T3导通，或开关管T3和开关管T4导通，其余开关管均截止。

本申请还提供了一种四电平逆变器，包括直流输入单元和一个如上述任意一种所述的拓扑单元，其中：

所述直流输入单元的第一直流正电平PV1+与该逆变单元的第一直流输入端M1相连，所述直流输入单元的第二直流正电平PV2+与该逆变单元的第三直流输入端M3相连，所述直流输入单元的第一直流负电平PV1-与该逆变单元的第二直流输入端M2相连，所述直流输入单元的第二直流负电平PV2-与该逆变单元的第四直流输入端M4相连；

该逆变单元的交流输出端AC与该逆变器的交流输出端相连。

本申请还提供了一种四电平逆变器，包括直流输入单元和两个如上述任意一种所述的拓扑单元：第一拓扑单元和第二拓扑单元；

直流输入单元的第一直流正电平PV1+与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第一直流输入端M1相连；

直流输入单元的第一直流负电平PV1-与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第二直流输入端M2相连；

直流输入单元的第二直流正电平PV2+与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第三直流输入端M3相连；

直流输入单元的第二直流负电平PV2-与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第四直流输入端M4相连；

第一拓扑单元的交流输出端AC与该逆变器的第一交流输出端相连，第二拓扑单元的交流输出端AC与该逆变器的第二交流输出端相连。

本申请还提供了一种四电平逆变器，包括直流输入单元和三个如上述任意一种所述的拓扑单元：第一拓扑单元、第二拓扑单元和第三拓扑单元；

直流输入单元的第一直流正电平PV1+与第一拓扑单元和、第二拓扑单元和第三拓扑单元的各第一直流输入端M1相连；