[实用新型]一种四电平逆变器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于交流变频调速、电力无功补偿等场合的功率变换器，属于工业电气传动控制与交流柔性输电技术的技术领域。

背景技术

多电平变换器以其用较低电压容量的功率器件来实现高电压等级的功率变换能力的显著优势，在中高压功率变换场合得到了广泛的关注、研究和应用。在电力有源滤波和无功补偿等场合需要控制无功功率的流动，在工业电机调速领域，需要控制功率的双向流动。二极管箝位多电平变换器在控制双向功率流方面有优势，因而其应用领域非常广泛，受到了更多的关注和研究。

图1所示为经典二极管箝位四电平变换器的拓扑结构，图中箝位二极管D1-D6的耐压和电容C1-C3的电压或功率开关T1-T6的耐压相等。T1-T6为具有内置反向二极管的IGBT，由于反向二极管非独立器件，所以，不单独标注。对于具有4个输出电平的二极管箝位多电平变换器来讲，每相需要6个箝位二极管，而箝位二极管会引起整个功率变换器的体积、重量、成本和封装难度的增加。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种改进型四电平逆变器，能减少箝位二极管个数，从而降低整个逆变器的成本和封装难度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种四电平逆变器，包括直流电源、三个储能电容器、六个具有内置反向二极管的IGBT和两个箝位二极管，电源正极、第一储能电容器正极、第一IGBT管的漏极接在一起；第一IGBT管的源极、第二IGBT管的漏极和第一二极管的阴极接在一起，所述电源负极、第三储能电容器负极、第四IGBT管的源极接在一起；所述第二IGBT管的源极、第三IGBT管的漏极接在一起，为输出端；所述第三IGBT管的源极、第四IGBT管的漏极和第二二极管的阳极接在一起；所述第一储能电容器的负极、第二储能电容器的正极和第五IGBT管的漏极接在一起；所述第二储能电容器的负极、第三储能电容器的正极和第六IGBT管的源极接在一起；所述第五IGBT管的源极、第六IGBT管的漏极、第一二极管的阳极、第二二极管的阴极接在一起。

本实用新型的四电平逆变器可以应用于交流变频调速、电力无功补偿等场合，和传统二极管箝位四电平逆变器相比，能显著减少箝位二极管个数，并有效降低成本和封装难度。

附图说明

图1是现有技术中一种二极管箝位四电平变换器的拓扑结构。

图2是本实用新型四电平逆变器的电路图。

图3是本实用新型用于三相结构的四电平逆变器电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。

如图2所示，本实用新型的逆变器由直流电源E、储能电容器C1-C3、具有内置反向二极管的IGBT T1-T6、箝位二极管D1-D2组成。当IGBT管 T1-T2导通、而IGBT管T3-T6关断时，单相逆变器输出A点电位为电源电压E；当IGBT管T3-T4导通、IGBT管T1-T2和T5-T6关断时，单相逆变器输出A点电位为0；当IGBT管T2、T3和T5导通，并且IGBT管T1、T4、T6关断时，单相逆变器输出A点电位为电源电压的2/3；当IGBT管T2、T3和T6导通，并且IGBT管T1、T4、T5关断时，单相逆变器输出A点电位为电源电压的1/3。即在单相逆变器的输出A点可以得到0、E/3、2E/3、E等四个电平。

共享直流电源和三个储能电容，分别设置三个由6个IGBT管和2个箝位二极管组成的输出端，三个输出端均按照图2所示的单相结构的方法连接，即可得到本实用新型的四电平逆变器的三相结构，如图3所示。