[发明专利]一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法

说明书

本发明公开了一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法，系统包括多相逆变驱动电路；每相逆变驱动电路均包含n个直流电源输入端、一个交流输出端、一个电压窗口切换电路、一个软开关逆变驱动模块、一个控制模块、一个电感及输出端电容；工作时，控制模块用于实时测量比较交流输出端电压与各直流电源输出端电压的大小，判断交流输出端电压所处的电压窗口，输出控制信号给电压窗口切换电路；电压窗口切换电路用于将各直流电源输入端的直流输入电平分配为多个相互重叠的电压窗口；软开关逆变驱动模块用于将电压窗口切换电路输出的直流电压转换为交流电输出。本发明使得整个系统实现了极低的开关损耗，提高了能源利用效率。

技术领域

本发明涉及逆变驱动电路领域，具体涉及一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法。

背景技术

现有的多电平软开关逆变驱动系统中，软开关结构本身的开关损耗极低，但要使用单极开关器件例如MOSFET或者GaN-FET。但由于材料的局限性，此类器件的耐压和单位面积的载流能力不高，高耐压和高载流能力难以同时获得，且成本高昂，使其实际应用受到了局限。双极器件的载流能力强，耐压高，但其开关损耗无法避免，使得其能源利用效率较低。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种多电平软开关逆变驱动系统及其电压窗口切换方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种多电平软开关逆变驱动系统，包括多相相互独立且结构相同的逆变驱动电路；

每相所述逆变驱动电路均包含n个直流电源输入端、一个交流输出端、一个电压窗口切换电路、一个软开关逆变驱动模块、一个控制模块、一个电感L及输出端电容，所述电压窗口切换电路的输入端对应与所述的n个直流电源输入端相连，所述电压窗口切换电路的输出端对应与所述软开关逆变驱动模块的输入端相连，所述软开关逆变驱动模块的输出端通过所述电感L连接至所述交流输出端，所述输出端电容一端与一个直流电源输入端连接，另一端与交流输出端连接；所述控制模块对应与所述电压窗口切换电路、交流输出端及n个直流电源输入端相连；

控制模块、用于实时测量比较与之相对应相逆变驱动电路中交流输出端电压与各直流电源输入端电压的大小，判断交流输出端电压所处的电压窗口，并结合所需交流输出端电压变化趋势输出控制信号给电压窗口切换电路；

电压窗口切换电路、用于将各直流电源输入端的直流输入电平分配为多个上下重叠且连续的电压窗口；

软开关逆变驱动模块、用于将电压窗口切换电路输出的直流电压转换为交流电输出；

其中，n≥4，且n为整数。

在一些实施例中，每相所述逆变驱动电路所包含的n个直流电源输入端的电压以最高电平直流电源输入端和最低电平直流电源输入端间的中间点电位为电位参考点，各直流电源输入端的输入电压和每相交流输出端的输出电压为各端到此电位参考点的电压。

在一些实施例中，所述电压窗口切换电路为一个含有的输入端数量与所述n个直流电源输入端数量相匹配的电压窗口切换电路；

所述软开关逆变驱动模块为一个含有的输入端数量与所述电压窗口切换电路含有的输出端数量相配的软开关逆变驱动电路；

所述电压窗口切换电路包含的每个输入端对应与一个所述直流电源输入端相连；

所述软开关逆变驱动模块包含的每个输入端对应与所述电压窗口切换电路的一个输出端相连。

在一些实施例中，所述电压窗口切换电路为含有四个输入端和两个输出端的电压窗口切换电路；

所述软开关逆变驱动模块为含有一个正直流输入端+Uzk、一个负直流输入端-Uzk和一个输出端的半桥电路或浮动电容桥电路；