[发明专利]反激式五电平逆变器

权利要求书

1.一种反激五电平逆变器，其特征在于，由输入直流电源单元（1）、分压电容（2）、五电平变换单元（3）、高频隔离变压器（4）、周波变换器（5）、输出滤波器（6）和输出交流负载（7）构成；

输入直流电源单元（1）用于输入直流电源；

分压电容（2）用于将输入的直流电源平均分压；

五电平变换单元（3）用于将平均分压后的直流电压调制成高频五电平SPWM波；

高频隔离变压器（4）用于实现直流侧和交流侧电气隔离；

周波变换器（5）用于将隔离后的高频五电平SPWM波调制成所需频率的SPWM波；

输出滤波器（6）用于将周波变换器（5）输出的SPWM波进行滤波处理，得到正弦波；

所述五电平变换单元（3）包括第一功率开关管（S₁）、第一二极管（D₁）、第二功率开关管（S₂）、第二二极管（D₂）、第一双向开关管（S_A）、第二双向开关管（S_B）、第三双向开关管（S_C）、第九功率开关管（S₉）、第九二极管（D₉）、第十功率开关管（S₁₀）、第十二极管（D₁₀）、第十一二极管（D₁₁）、第十二二极管（D₁₂）、第十三二极管（D₁₃）和第十四二极管（D₁₄）；所述的双向开关管都是由两个单个的功率开关管反向串联而构成承受正向、反向的电压应力和电流应力的开关，具有双向阻断能力；第一双向开关管（S_A）包括第三功率开关管（S₃）、第三二极管（D₃）、第四功率开关管（S₄）和第四二极管（D₄），第二双向开关管（S_B）包括第五功率开关管（S₅）、第五二极管（D₅）、第六功率开关管（S₆）和第六二极管（D₆），第三双向开关管（S_C）包括第七功率开关管（S₇）、第七二极管（D₇）、第八功率开关管（S₈）和第八二极管（D₈）；所述高频隔离变压器（4）包括原边绕组（N₁）、第一副边绕组（N₂）和第二副边绕组（N₃）；

第一功率开关管（S₁）的漏极与第一分压电容（C₁）的正极相连接，第一二极管（D₁）反并联于第一功率开关管（S₁）两端，即第一二极管（D₁）的阴极与第一功率开关管（S₁）的漏极连接，第一二极管（D₁）的阳极与第一功率开关管（S₁）的源极连接，第一功率开关管（S₁）的源极与原边绕组（N₁）的同名端和第十一二极管（D₁₁）的阴极相连接；第二功率开关管（S₂）的漏极与原边绕组（N₁）的非同名端、第十功率开关管（S₁₀）的漏极、第十二极管（D₁₀）的阴极相连接，第二功率开关管（S₂）的源极与第四分压电容（C₄）的负极相连接，第二二极管（D₂）反并联于第二功率开关管（S₂）两端，即第二二极管（D₂）的阴极与第二功率开关管（S₂）的漏极连接，第二二极管（D₂）的阳极与第二功率开关管（S₂）的源极连接，第十二极管（D₁₀）反并联于第十功率开关管（S₁₀）两端，即第十二极管（D₁₀）的阴极与第十功率开关管（S₁₀）的漏极连接，第十二极管（D₁₀）的阳极与第十功率开关管（S₁₀）的源极连接，同时第十功率开关管（S₁₀）的源极、第十二极管（D₁₀）的阳极和第十四二极管（D₁₄）的阳极相连接；

第三二极管（D₃）的阴极和第三功率开关管（S₃）的漏极同时与第一分压电容（C₁）的负极和第二分压电容（C₂）的正极相连接，第四二极管（D₄）的阴极和第四功率开关管（S₄）的漏极同时与第九功率开关管（S₉）的漏极、第九二极管（D₉）的阴极、第十二二极管（D12）的阴极相连接，第三二极管（D₃）的阳极、第四二极管（D₄）的阳极、第三功率开关管（S₃）的源极、第四功率开关管（S₄）的源极连接在一起；第九二极管（D₉）反并联于第九功率开关管（S₉）两端，即第九二极管（D₉）的阴极与第九功率开关管（S₉）的漏极连接，第九二极管（D₉）的阳极与第九功率开关管（S₉）的源极连接，同时第九功率开关管（S₉）的源极、第九二极管（D₉）的阳极和第十一二极管（D₁₁）的阳极相连接；第五二极管（D₅）的阴极和第五功率开关管（S₅）的漏极同时与第二分压电容（C₂）的负极、第三分压电容（C₃）的正极相连接，第六二极管（D₆）的阴极和第六功率开关管（S₆）的漏极同时与第十三二极管（D₁₃）的阴极、第十二二极管（D₁₂）的阳极相连接，第五二极管（D₅）的阳极、第六二极管（D₆）的阳极、第五功率开关管（S₅）的源极、第六功率开关管（S₆）的源极连接在一起；第七二极管（D₇）的阴极和第七功率开关管（S₇）的漏极同时与第三分压电容（C₃）的负极和第四分压电容（C₄）的正极相连接，第八二极管（D₈）的阴极和第八功率开关管（S₈）的漏极同时与第十三二极管（D₁₃）的阳极、第十四二极管（D₁₄）的阴极相连接，第七二极管（D₇）的阳极、第八二极管（D₈）的阳极、第七功率开关管（S₇）的源极、第八功率开关管（S₈）的源极连接在一起；

当高压直流输入电源（U_i）向交流负载（Z_L）传递功率时，输入电压U_i经分压电容和五电平变换单元后得到U_i、3U_i /4、2U_i /4、U_i/4 、-（N₁/N₂）U_o五个电平，其中U_o为输出电压，N₁为原边绕组，N₂为第一副边绕组。