[发明专利]一种三相三电平双输出逆变器

说明书

本发明是一种三相三电平双输出逆变器，其特点是，包括：直流侧接入的两个电容，18个开关模块，逆变级1和逆变级2分别带两组三相负载；通过对开关模块施加合理的驱动信号，三相三电平双输出逆变器可实现将单个直流输入电压变换为两组频率、幅值皆可调的三相交流电压。其有益的效果是：体积小、成本低、结构合理，同时可满足高压大容量双输出逆变场合的需求，如风力发电系统、电动汽车和轨道牵引等。

技术领域

本发明涉及电力电子变换装置技术领域，具体地说，是一种三相三电平双输出逆变器。

背景技术

近年来双交流输出系统在电动汽车，轨道牵引，风力发电等领域获得重要应用。双交流输出系统的核心为双输出逆变器。目前，针对两电平双输出逆变器的研究已较为成熟，但其无法满足当今电力行业中对高压大容量双输出逆变器的需求。与此同时，三电平技术可采用低压器件实现高压大容量输出。因此，为实现双输出的同时兼具三电平技术的优点，迄今未见与本发明有关的三相三电平双输逆变器的文献报道和实际应用。

发明内容

本发明的目的是：解决双交流输出领域所需要的高压大容量逆变器的问题，提出一种体积小、成本低、结构合理以及用途广泛的三相三电平双输出逆变器。

实现本发明目的采用的技术方案是，一种三相三电平双输出逆变器，其特征在于：它包括直流侧接入的电容C₁和电容C₂、开关模块A1～A4、开关模块B1～B4、开关模块C1～C4、开关模块O1～O6；将逆变器的两组输出分别定义为逆变级1和逆变级2，逆变级1所带的三相负载为Z_A1、Z_B1、Z_C1，逆变级2所带的三相负载为Z_A2、Z_B2、Z_C2。

所述开关模块A1～A4、开关模块B1～B4、开关模块C1～C4、开关模块O1～O6的结构均相同，对于一个开关模块由一个绝缘栅双极晶体管与一个反并联的二极管组成；一个开关模块的二极管的阳极与绝缘栅双极晶体管的发射极相连，二极管的阴极与绝缘栅双极晶体管的集电极相连；将一个开关模块的绝缘栅双极晶体管的发射极定义为开关模块的发射极，绝缘栅双极晶体管的集电极定义为开关模块的集电极，开关模块用符号Xn表示，开关模块中的绝缘栅双极晶体管用符号S_Xn表示，符号S_Xn的下标符号Xn表示其所在的开关模块，开关模块中的二极管用符号D_Xn表示，符号D_Xn的下标符号Xn表示其所在的开关模块；其中，当X∈{A，B，C}时，n∈{1，2，3，4}；当X∈{O}时，n∈{1，2，3，4，5，6}。

直流侧接入两个电容，分别称为电容C₁和电容C₂，电容C₁的正极与直流母线正极端P_bus相连接，电容C₁的负极与电容C₂的正极相连，电容C₂的负极与直流母线负极端N_bus相连接，并将电容C₁的负极与电容C₂的正极相连接的点定义为直流中性点O_bus；正极端P_bus与负极端N_bus之间的电压为U_d，中性点O_bus电位为0，正极端P_bus与中性点O_bus之间的电压为中性点O_bus与负极端N_bus之间的电压为

开关模块A1的集电极与直流母线正极端P_bus相连，开关模块A1的发射极与开关模块A2的集电极相连，开关模块A2的发射极与开关模块A3的集电极相连，开关模块A3的发射极与开关模块A4的集电极相连，开关模块A4的发射极与直流母线负极端N_bus相连。