[实用新型]高频隔离式五电平逆变器

摘要

本实用新型公开了一种高频隔离式五电平逆变器，由依次连接的输入直流电源、分压电容、高频隔离式五电平变换单元、输出周波变换器、输出滤波器和输出交流负载构成；该变换器在全桥逆变器基础上，通过在输入直流电压源两端并联两个电容分压，使变压器前端能产生Udc、Udc/2、0、‑Udc/2、‑Udc五个电平，同时在变压副边也能感应出五个电平，减小开关管电压应力，同时改善了输出电压波形质量。本实用新型具有两级功率变换(直流DC‑高频交流HFAC‑低频交流LFAC)、具有双向功率流、开关器件电压应力低、输出滤波器前端电压频谱特性好、输出滤波器体积小、能够实现交流负载与直流电源高频电气隔离的优点。该逆变器开关管电压应力低，可应用于更高电压、大功率的应用场合。

主权项

一种高频隔离式五电平逆变器，其特征在于：由依次连接的输入直流电源单元(1)、分压电容(2)、高频隔离式五电平变换单元(3)、高频隔离变压器(4)、输出周波变换器(5)、输出滤波器(6)和输出交流负载(7)组成；输入直流电源单元(1)包括输入直流电源(Udc)，输入直流电源单元(1)与分压电容一端连接，分压电容另一端与高频隔离式五电平变换单元一端连接，高频隔离式五电平变换单元另一端与高频隔离变压器(4)一端连接，高频隔离变压器(4)另一端与输出周波变换器一端连接，输出周波变换器另一端与输出滤波器一端连接，输出滤波器另一端与输出交流负载连接，其中：所述分压电容(2)包括第一分压电容(C1)，第二分压电容(C2)；第一分压电容(C1)的正极与输入直流电源单元(1)的正极连接，第一分压电容(C1)的负极与第二分压电容(C2)的正极连接，第二分压电容(C2)的负极与输入直流电源(Udc)的参考负极连接；所述高频隔离式五电平变换单元(3)包括第一功率开关管(S1)，第一二极管(D1)，第二功率开关管(S2)，第二二极管(D2)，第三功率开关管(S3)，第三二极管(D3)，第四功率开关管(S4)，第四二极管(D4)，第五功率开关管(S5)，第五二极管(D5)，第六功率开关管(S6)，第六二极管(D6)，第七功率开关管(S7)，第七二极管(D7)，第八功率开关管(S8)，第八二极管(D8)；第九功率开关管(S9)，第九二极管(D9)，第十功率开关管(S10)，第十二极管(D10)；第一功率开关管(S1)的漏极与第一分压电容(C1)的正极相连接，第一二极管(D1)反并联于第一功率开关管(S1)两端，即第一二极管(D1)的阴极与第一功率开关管(S1)的漏极连接，第一二极管(D1)的阳极与第一功率开关管(S1)的源极连接，第一功率开关管(S1)的源极与第二功率开关管(S2)的源极连接，第二二极管(D2)反并联于第二功率开关管(S2)两端，即第二二极管(D2)的阴极与第二功率开关管(S2)的漏极连接，第二二极管(D2)的阳极与第二功率开关管(S2)的源极连接，第三功率开关管漏极与第一分压电容(C1)正极相连接，第三二极管(D1)反并联于第一功率开关管(S1)两端，即第三二极管(D3)的阴极与第三功率开关管(S3)的漏极连接，第三二极管(D3)的阳极与第三功率开关管(S3)的源极连接，第三功率开关管(S3)的源极与第四功率开关管(S4)的源极连接，第四二极管(D4)反并联于第四功率开关管(S4)两端，第五功率开关管(S5)的漏极与第二分压电容(C2)的正极连接，第五二极管(D5)反并联于第五功率开关管 (S5)两端，即第五二极管(D5)的阴极与第五功率开关管(S5)的漏极连接，第五二极管(D5)的阳极与第五功率开关管(S5)的源极连接，第五功率开关管(S5)的源极与第六功率开关管(S6)的源极连接，第六二极管(D6)反并联于第六功率开关管(S6)两端，即第六二极管(D6)的阴极与第六功率开关管(S6)的漏极连接，第六二极管(D6)的阳极与第六功率开关管(S6)的源极连接，第七功率开关管(S7)的漏极与第二分压电容(C2)的负极相连，第七二极管(D7)反并联在第七功率开关管(S7)两侧，第七功率开关管(S7)的源极、第七二极管(D7)的阳极、第八功率开关管(S8)的源极、第八二极管(D8)的阳极相连接，第九功率开关管(S9)的漏极与第一分压电容(C1)正极相连，第九二极管(D9)反并联在第九功率开关管(S9)两侧，第九功率开关管(S9)的源极、第九二极管(D9)的阳极、第十功率开关管(S10)的源极、第十二极管(D12)的阳极相连接，第六功率开关管(S6)的漏极、第六二极管(D6)的阴极、第八功率开关管(S8)的漏极、第八二极管(D8)的阴极、第十功率开关管(S10)的漏极、第十二极管(D10)的阴极相连在一起；所述输出交流负载(7)包含交流负载(ZL)，交流负载(ZL)的一端和输出滤波电容(Cf)的一端、输出滤波电感(Lf)的另一端相连接，交流负载(ZL)的另一端和输出滤波电容(C3)的另一端连接。