[实用新型]一种三电平变频器功率电路

说明书

本实用新型涉及一种三电平变频器功率电路，包括两个电容C1、C2，6个开关器件Q1‑Q6；所述C1的两端分别连接Q1的漏极与Q2的源极，所述Q1的源极分别连接Q2的漏极、Q3的源极以及Q4的漏极；所述C2的两端分别连接Q3漏极以及Q4的源极；所述Q5的漏极连接Q3的漏极、Q5的源极连接负载；所述Q6的源极连接Q4的源极、Q6的漏极连接负载；所述C1的端电压为2E、C2的端电压为E。本实用新型的功率电路以较少数量的开关器件实现了三电平变频器，在每一个输出模态中都提供了多个开关状态供选择，冗余开关状态多、各开关器件损耗相对平衡。

技术领域

本实用新型涉及电机调速控制用变频器技术，尤其涉及一种三电平变频器功率电路。

背景技术

变频器是一种通过改变电机供电电源的电源频率实现电机调速控制的设备，广泛地应用于各种工业生产现场中。变频器的主要核心部件是功率电路，主要由直流母线、逆变桥和滤波器组成。传统的变频器采用将直流母线电压直接进行逆变，输出方波PWM信号，驱动电机运行，并节约电能。但这类变频器存在许多问题，且在高压大容量的场合暴露的更加明显。这些问题主要包括：变频器产生的电动机冲击电压引起的电动机绝缘劣化、漏泄电流和轴电流带来的电动机轴承的损坏、传导噪声和辐射噪声过大，等等。

为了解决上述问题，三电平变频器技术得到了高度地重视和充分地肯定。和两电平变频器相比，多电平变频器主要有以下优点：

(1)降低对功率开关器件的耐压要求。

(2)变频器输出的多级电压阶梯波形，减少了dV/dt对电机绝缘、变压器绕组、电力电缆和其他电力设备的冲击，因而在使用时可以省去或减小外围滤波器。

(3)逆变电路的单桥能输出三种电平的相电压，从而使输出电压波形更接近于正弦波，电压的失真度减小，谐波小。

(4)降低了EMI辐射水平，对现场的其他设备干扰减小。

虽然三电平变频器和逆变器已经得到了大量的使用，但是，三电平变频器也同样存在一些缺点：

(1)冗余开关状态少，各个开关的损耗不平衡。

(2)直流母线通常使用两个电容串联构成，存在中点电压偏移的问题，且不利于直流母线的设计，增大直流母线寄生电感。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，提供一种能够以较少的开关器件实现三电平变频器、在每一个输出模态中都提供了多个开关状态可供选择、且直流母线仅由一个电容构成的功率电路，本实用新型提供以下技术方案：

一种三电平变频器功率电路，包括两个电容C1、C2，6个开关器件Q1-Q6；所述C1的两端分别连接Q1的漏极与Q2的源极，所述Q1的源极分别连接Q2的漏极、Q3的源极以及Q4的漏极；所述C2的两端分别连接Q3漏极以及Q4的源极；所述Q5的漏极连接Q3的漏极、Q5的源极连接负载；所述Q6的源极连接 Q4的源极、Q6的漏极连接负载；所述C1的端电压为2E、C2的端电压为E。

其工作模态如下：

模态1：开关Q1、Q3和Q5开通，其他开关断开时，负载端电压为2E；

模态2：开关Q1、Q4和Q6开通，其他开关断开时，负载端电压为2E；

模态3：开关Q1、Q3和Q6开通，其他开关断开时，负载端电压为E；

模态4：开关Q2、Q4和Q5开通，其他开关断开时，负载端电压为E；

模态5：开关Q2、Q4和Q6开通，其他开关断开时，负载端电压为0；

模态6：开关Q2、Q3和Q5开通，其他开关断开时，负载端电压为0；

进一步的，所述开关器件Q1-Q6均为N沟道增强型MOSFET。