[发明专利]一种三相多电平逆变器

说明书

本发明公开了一种三相多电平逆变器，所述三相多电平逆变器包括两个直流侧滤波电容和一个三相桥臂；每相桥臂包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、中间开关器件、第一钳位管、第二钳位管、第一电感和第二电感；本发明的三相多电平逆变器在每相桥臂额外引入一个中间开关器件，不仅为所述第一电感和所述第二电感的电流续流提供了通道，而且避免了桥臂直通现象，因此开关驱动信号无需死区时间，不存在死区引起的输出波形畸变的问题，提高了系统可靠性。

技术领域

本发明涉及逆变器领域，特别涉及一种三相多电平逆变器。

背景技术

三相多电平逆变器在工业领域应用广泛，与两电平逆变器相比，具有如下优点：1)功率器件承受的电压应力低；2)输出波形的谐波含量减小；3)逆变器的dv/dt降低，电磁干扰减小。目前多电平逆变器已经广泛应用于中高压光伏发电系统。然而实际应用中，太阳能电池板、光伏逆变器和电网之间存在共模回路，逆变器产生的高频共模电压将在系统共模回路产生高频谐波电流，导致系统出现电磁干扰问题。为了解决该问题，2010年巴西学者M.C.Cavalcanti教授等人在IEEE Transactions on Industrial Electronics发表的论文Modulation techniques to eliminate leakage currents in transformerless three-phase photovoltaic systems中，通过改进调制的方法，利用三个odd vectors或三个evenvectors合成参考矢量以解决系统共模电压高频变化的问题，但三相光伏逆变器输出电压矢量受到限制，直流电压利用率较低，工业应用受限。此外，该调制方法采用空间矢量调制，实现较为复杂。另一方面，通过改变逆变器电路结构是减小系统电磁干扰的有效途径。燕山大学郭小强教授课题组在IEEE Transactions on Industrial Electronics和IEEE Transactions on Power Electronics提出多种改进逆变器，比如three-phase ESIinverter，three-phase cascaded H5 inverter,three-phase ZVR inverter等，有效地减小了光伏系统的电磁干扰。然而，上述方案中，逆变器均存在桥臂直通的现象，降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相多电平逆变器，以避免桥臂直通的现象，提高系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三相多电平逆变器，所述三相多电平逆变器包括两个直流侧滤波电容和一个三相桥臂；

两个所述直流侧滤波电容串联连接于O点，串联连接的两个直流侧滤波电容的一端与直流电源的正极连接，串联连接的两个直流侧滤波电容的另一端与所述直流电源的负极连接；

每相桥臂包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、中间开关器件、第一钳位管、第二钳位管、第一电感和第二电感；

所述第一开关管的一端与所述直流电源的正极连接，所述第一开关管的另一端与所述第二开关管的一端连接，所述第二开关管的另一端与所述中间开关器件的一端连接，所述中间开关器件的另一端与所述第三开关管的一端连接，所述第三开关管的另一端与所述第四开关管的一端连接，所述第四开关管的另一端与所述直流电源的负极连接；

所述第一钳位管的一端与所述第一开关管的另一端连接，所述第一钳位管的另一端与所述第二钳位管的一端连接于O点，所述第二钳位管的另一端与所述第三开关管的另一端连接；

所述第一电感的一端与所述中间开关器件的一端连接，所述第一电感的另一端与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端与所述中间开关器件的另一端连接，所述第一电感与所述第二电感的连接点为所述桥臂的输出端。