[发明专利]一种多电平逆变器、系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种多电平逆变器、系统及控制方法，包括：直流电源、开关电容网络、T型逆变桥、滤波回路；其中，所述直流电源的输出端与所述开关电容网络的输入端电气连接，所述开关电容网络的输出端与所述T型逆变桥的输入端电气连接，所述T型逆变桥的输出端与所述滤波回路的输入端电气连接，所述滤波回路的输出端用于连接负载，所述开关电容网络的控制端、所述T型逆变桥的控制端用于连接控制装置。旨在提高现有技术的逆变器变换效率低、输出电压不易向更多电平扩展和输入源个数过多的问题。

技术领域

本发明涉及逆变领域，特别涉及一种多电平逆变器、系统及控制方法。

背景技术

多电平逆变器输出电平数多，电压变化率低，具有谐波含量低、电磁干扰小、输出滤波器体积小等优点，在新能源发电领域具有广泛的应用前景。级联型多电平逆变器没有复杂的电容电压控制策略，并且结构简单，更适合用于输出电平数较多的场合。现有的级联型多电平逆变器按输入源数目可以分为两类。一类是多输入源级联型逆变器如图1所示，其通过增加输入源的数量来增加输出电平数；另一类是单输入源级联型逆变器如图2所示，其借助储能电容形成开关电容网络来实现输出电平的组合。

传统的多输入源级联型逆变器是由n个H桥模块将交流输出侧串联构成，每项输出电压电压为各个模块输出的叠加。其所需要的功率开关管数量较少，更适合用于光伏等新能源发电场所。

基于开关电容的级联型逆变器是由开关电容电路和传统的H型全桥逆变器组合而成。其中，开关电容单元是由二极管Di、功率开关管Si和储能电容Ci组合而成。

多输入源级联型逆变器开关管数量少、输出谐波含量低、电平数可自由组合，但所需输入源个数过多，限制了其应用场合；现有的单输入源级联型多电平逆变器只需一个输入源就能实现不同的输出电平，但存在变换效率过低、功率开关管数量过多的问题，且输出电压不易向更多电平扩展。

发明内容

本发明公开了一种多电平逆变器、系统及控制方法，旨在提高现有技术的逆变器变换效率低、输出电压不易向更多电平扩展和输入源个数过多的问题。

本发明是这样实现的：

本发明第一实施例提供了一种多电平逆变器，包括：直流电源、开关电容网络、T型逆变桥、滤波回路；

其中，所述直流电源的输出端与所述开关电容网络的输入端电气连接，所述开关电容网络的输出端与所述T型逆变桥的输入端电气连接，所述T型逆变桥的输出端与所述滤波回路的输入端电气连接，所述滤波回路的输出端用于连接负载，所述开关电容网络的控制端、所述T型逆变桥的控制端用于连接控制装置。

优选地，所述开关电容网络由多个开关电容单元串联而成，所述开关电容单元包括：功率开关管、储能电容、母线二极管，第一非母线二极管；

所述母线二极管的阳极与所述功率开关管的集电极电气连接，所述母线二极管的阴极与所述储能电容的第一端电气连接，所述功率开关管的发射极、所述储能电容的第二端与所述第一非母线二极管的阳极电气连接，第一所述开关电容单元的母线二极管的阳极与所述直流电源的正极电气连接，最后一个所述开关电容单元还包括第二非母线二极管，最后一个所述开关电容单元的第一非母线二极管、第二非母线二极管与所述T型逆变桥电气连接、母线二极管与所述T型逆变桥的输入端电气连接。优选地，所述T型逆变桥包括第一桥臂及第二桥臂；

所述第一桥臂、所述第二桥臂的正极输入端与所述开关电容网络的输出端电气连接，所述第一桥臂、所述第二桥臂的负极输入端与所述直流电源的负极电气连接，所述第一桥臂及所述第二桥臂的输出端与所述滤波回路的输入端电气连接。

优选地，所述第一桥臂包括：第一IGBT管、第三IGBT管、第五IGBT管，所述第二桥臂包括：第二IGBT管、第四IGBT管、第六IGBT管；