[发明专利]一种多电平逆变器以及多电平逆变器的控制方法

说明书

本申请提供了一种多电平逆变器、多电平逆变器的控制方法以及不间断电源，涉及电力电子技术领域。该多电平逆变器包括换流桥臂、逆变电路和控制器。逆变电路的正输入端口连接多电平逆变器的正输入端口，逆变电路的负输入端口连接多电平逆变器的负输入端口，逆变电路的输出端连接多电平逆变器的正输出端口。换流桥臂包括上半桥臂和下半桥臂，桥臂中点连接多电平逆变器的负输出端口。控制器在逆变电路的正输出周期内控制上半桥臂断开，下半桥臂导通；在负输出周期内控制上半桥臂导通，下半桥臂断开。利用本方案可将逆变电路中使用的开关管的数量缩减一半，降低了多电平逆变器的成本。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种多电平逆变器、多电平逆变器的控制方法以及不间断电源。

背景技术

逆变器(Inverter)为一种将直流电(Direct Current，DC)转换为交流电(Alternating Current，AC)的变压器，广泛应用于不间断电源、光伏发电系统以及电动车辆等场景中。逆变器的输入端连接直流电源，输出端可以连接交流负载或进行交流并网，逆变器一般包括逆变电路和谐振电路，逆变电路用于将直流电转换为交流电，谐振电路用于将交流电转换为波形近似正弦曲线的交流输出。

随着逆变器技术的不断发展，多电平逆变器的应用日渐广泛。多电平逆变器能够降低每个功率器件承受的电压压降，所以可以使用低耐压规格的器件实现高压大功率输出，电平数的增加意味着改善了逆变器的输出电压波形和减小了输出波形的畸变，仅使用较低的开关频率就可以实现以高开关频率工作的两电平逆变器的功能，还降低了功率器件的损耗，提升了逆变器的效率。

一并参见图1和图2，其中图1为逆变电路采用T型连接的三电平逆变器的示意图，图2为逆变电路采用I型连接的示意图。

当三电平逆变器将直流输入转换为单相交流输出时，以上两种拓扑的逆变电路10使用四个可控开关管。但随着逆变器电平数的增加，逆变电路使用的可控开关管的数量也会相应增加。

一并参见图3和图4，其中图3为现有技术的一种二极管箝位型五电平逆变器的示意图，图4为现有技术的一种飞跨电容型五电平逆变电路的示意图。

增加电平数后，以上两种拓扑的逆变电路10需要使用八个可控开关管，相较于三电平逆变电路翻倍，以此类推，随着电平数从三开始逐渐增加，逆变电路中的可控开关管数量以翻倍的方式增加，致驱动信号复杂，增大了控制难度，同时使用的二极管(图3方式)或电容(图4方式)大量增加，提高了多电平逆变器的成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种多电平逆变器、多电平逆变器的控制方法以及不间断电源，减少了多电平逆变器使用的可控开关管的数量，降低了多电平逆变器的成本。

第一方面，本申请提供了一种多电平逆变器，该多电平逆变器可应用于单母线系统，多电平逆变器包括换流桥臂、逆变电路和控制器。其中，逆变电路的正输入端口连接多电平逆变器的正输入端口，逆变电路的负输入端口连接多电平逆变器的负输入端口，逆变电路的输出端连接多电平逆变器的正输出端口。换流桥臂包括上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂的第一端连接多电平逆变器的正输入端口，上半桥臂的第二端通过桥臂中点连接下半桥臂的第一端，下半桥臂的第二端连接多电平逆变器的负输入端口，桥臂中点连接多电平逆变器的负输出端口。控制器在逆变电路的正输出周期内控制上半桥臂断开，下半桥臂导通；在逆变电路的负输出周期内控制上半桥臂导通，下半桥臂断开。