[实用新型]一种新型的三相多电平双逆变器装置

说明书

本实用新型公开了一种新型的三相多电平双逆变器装置，所述电路结构中包括中性点钳位逆变器，电机相位绕组，单相全桥逆变器，四个中间母线电容，电源；其中电机相位绕组为开放式电机绕组，其特点是减少了电源数量；三电平中性点钳位逆变器与单相全桥逆变器的特点是在减少了数量的功率设备并保证较高的效率；本实用新型提出的多电平逆变器装置采用较少的功率设备，有效地减少装置的成本和体积，并具有输出特性好、效率高的特点，该装置在保证了多电平功率变换器的正常工作下，解决了传统多电平逆变器结构中间直流母线电容电压的不平衡问题。

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，具体涉及一种新型的三相多电平双逆变器装置。

背景技术

在电力电子领域，两电平拓扑一直以来都是逆变器的主流拓扑结构。但随着应用场合电压等级的不断提升，且由于电力电子器件在电压应力方面的原因，两电平拓扑已难以满足当前的应用的需要，因此多电平拓扑逆变器顺势出现，并迅速成为解决这一问题的有效方案。除了这个优势外，多电平拓扑逆变器同时具有输出特性好、效率高的特点，但是为了保证多电平功率变换器的正常工作，一个关键问题是平衡直流母线电容器的电压。本实用新型提出了基于中性点钳位逆变器拓扑结构，能有效地解决中点电位平衡问题，并且采用较少的功率设备，有效地减少装置的成本和体积，且能获得较高的功率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，新型的三相多电平双逆变器装置，解决了传统多逆变器拓扑结构直流母线电容电压的平衡问题，实现了较少的功率设备下达到较高功率的要求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型所提出的电路包括性点钳位逆变器，电机相位绕组，单相全桥逆变器，四个中间母线电容，一个电源；其中，中性点钳位逆变器是由八个绝缘栅双极晶体管(IGBT)，四个二极管组成；电机相位绕组中每相绕组是由寄生电阻R_s，滤波电感L_s以及电网组成，总共三相；单相全桥逆变器是由四个绝缘栅双极晶体管(IGBT)组成；第一中间母线电容C₁连接于电源正极、第一开关管S₁集电极和第五开关管S₅集电极；第二中间母线电容C₂连接于电源负极、第四开关管S₄发射极和第八开关管S₈发射极；第三中间母线电容C₃连接于第九开关管S₉集电极和第十一开关管S₁₁集电极；第四中间母线电容C₄连接于第十开关管S₁₀发射极和第十二开关管S₁₂发射极。

第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆、第七开关管S₇、第八开关管S₈以及四个二极管构成中性点钳位逆变器电路。

进一步地，电机相位绕组拓扑中两相电机相位绕组左侧连接于中性点钳位逆变器，右侧连接于单相全桥逆变器，第三相电机相位绕组分别连接于第一中间母线电容C₁、第二中间母线电容C₂中间点n和第三中间母线电容C₃、第四中间母线电容C₄中间点n₁。

进一步地，单相全桥电路拓扑是第九开关管S₉、第十开关管S₁₀、第十一开关管S₁₁、第十二开关管S₁₂构成常规的H型逆变桥连接方式。

进一步地，中性点钳位逆变器是单相三电平逆变器，单相全桥逆变器是单相两电平逆变器，可以在较少的功率设备下获得较高的功率。