[发明专利]七电平逆变器及七电平逆变拓扑结构

说明书

本发明提供一种七电平逆变器及其拓扑结构，包括DC/AC单元和DC/DC单元，DC/AC单元包括：T1和T2串联后与C1并联，T1输入端为第一直流输入端P0；T3和T4串联后与C2并联，T4输出端为第二直流输入端N0；T5输入端与T1输出端和T2输入端相连，T5输出端与T7输入端相连于C3的第一端P1；T6输入端与T8输出端相连于C3的第二端N1，T6输出端与T3输出端和T4输入端相连；T7输出端和T8输入端与第一输出端相连，T2输出端和T3输入端与第二输出端相连。DC/DC单元输入端为P0和N0，输出端为P1和N1，用于补充C3功率差额维持C3电压稳定。本发明开关管数量少，电容数少。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，更具体地，涉及一种七电平逆变器及七电平逆变拓扑结构。

背景技术

新能源发电技术的快速发展给电力电子技术提出了更高要求，大功率逆变器作为电能变换部分的核心部件，其性能的好坏直接影响电能输出的质量。多电平逆变器因具有输出电平数多、输出电压谐波小、输出功率大、开关频率低、损耗小、效率高等优点受到了学者们的青睐。现有研究的多电平逆变器主要包括：二极管钳位型多电平逆变器、电容型多电平逆变器和级联型多电平逆变器。其中，二极管钳位型多电平逆变器为获得较高的电平数，需要大量的二极管，增加了拓扑结构的复杂度，大量的二极管也提高了发生故障的可能性和整体成本。电容型多电平逆变器亦是如此，以牺牲电容数量为代价来提高电平数。而级联型多电平逆变器工作需要配置独立直流电源，或采用多绕组移相变压器，导致器件本身体积大，级联型多电平逆变器的成本亦不容乐观。

发明内容

本发明提供一种结构简单、输出电平数多、开关器件数量少，成本低的七电平逆变器及七电平逆变拓扑结构。

根据本发明的一个方面，提供一种七电平逆变拓扑结构，包括DC/AC单元和DC/DC单元，其中：所述DC/AC单元包括第一直流电容C1和第二直流电容C2、8个开关管T1～T8、与开关管反向并联的8个二极管D1～D8以及中间电容C3，其中，第一直流电容C1和第二直流电容C2串联，分别具有初始电压；中间电容C3具有初始电压；第一开关管T1和第二开关管T2串联后与第一直流电容C1并联，第一开关管T1的输入端为第一直流输入端P0；第三开关管T3和第四开关管T4串联后与第二直流电容C2并联，第四开关管T4的输出端为第二直流输入端N0；第五开关管T5的输入端与第一开关管T1的输出端和第二开关管T2的输入端相连，第五开关管T5的输出端与第七开关管T7的输入端相连于中间电容C3的第一端P1；第六开关管T6的输入端与第八开关管T8的输出端相连于中间电容C3的第二端N1，第六开关管T6的输出端与第三开关管T3的输出端和第四开关管T4的输入端相连；第七开关管T7和第八开关管T8串联后与中间电容C3并联；其中，第七开关管T7的输出端和第八开关管T8的输入端与第一输出端O1相连，所述第二开关管T2的输出端和第三开关管T3的输入端与第二输出端O2相连；所述DC/DC单元的输入端为第一直流输入端P0和第二直流输入端N0，所述DC/DC单元的输出端为第一端P1和第二端N1，用于补充七电平逆变拓扑结构中间电容C3的功率差额，维持所述中间电容C3的电压稳定。

根据本发明的另一个方面，提供一种七电平逆变器，包括至少一个上述七电平逆变拓扑结构。

上述七电平逆变拓扑结构及七电平逆变器中DC/AC单元，由中间电容C3和直流侧的第一直流电容C1和第二直流电容C2以及开关管T1～T8来构成不同的通路，且采用DC/DC单元来补充中间电容C3的功率差额，进而维持中间电容C3电压稳定，从而输出七电平电压，与二极管钳位型七电平拓扑相比，减少了钳位二极管数量；与飞跨电容型七电平拓扑相比，减少了飞跨电容数量；与级联型七电平拓扑相比，减少了独立电源数量，因此，本发明所述七电平逆变拓扑结构及七电平逆变器使用开关器件数量少，且各开关管之间的连接简单，体积小，成本低，具有较高的工程应用价值。

附图说明

通过参考以下具体实施方式内容并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：