[发明专利]一种三电平逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电源系统技术领域，特别是涉及一种三电平逆变器。

背景技术

现有三电平逆变器包括依次串联在直流母线正、负端的四个开关管——第一、二、三、四开关管Q1、Q2、Q3、Q4。第一、四开关管Q1、Q4为外管，第二、三开关管Q2、Q3为内管。每个开关管有一路驱动控制信号。

在逆变器的输出电压的正半周时，控制第二开关管Q2常通、第四开关管Q4常闭，第一开关管Q1和第三开关管Q3按SPWM互补导通并保证其死区。

在输出电压的负半周时，控制第三开关管Q3常通、第一开关管Q1常闭，第四开关管Q4和第二开关管Q2按SPWM互补导通并保证其死区。

当突加负载，且检测到开关管电流大于设定电流阈值时，需要采用限流处理。目前常见的限流方式是按照一定时序强制关闭第一、二、三、四开关管Q1、Q2、Q3、Q4。以输出电压正半周为例：进入限流强制关闭第一、二、三、四开关管Q1、Q2、Q3、Q4。当电流衰减至低于设定电流阈值，即退出限流，此时Q2先开通。这会造成第三、四开关管的体二极管D3、D4的反向恢复，引起桥臂上开关管电压应力问题。

如果进入限流时只强制关闭外管(Q1、Q4)、内管(Q2、Q3)导通，则当退出限流时桥臂上虽然不存在二极管反向恢复的问题，但此限流方案要求电感有足够大的感量，否则突加非线性负载时，逆变电感L将流过很大的浪涌电流，导致功率开关管电流应力过大而损坏。

突加非线性负载时，输出电容C会与负载产生谐振使输出电压由正变负或由负变正，此时进入限流如果只关闭外管(Q1、Q4)，则电感L续流时仍承受正电压，IL继续上升，如果逆变器的电感L没有足够大的感量来减缓IL上升的速度，将会导致开关管电流应力超规。将逆变器的电感L加到足够大，就会使成本提高，且体积增大，一般不允许这种现象发生。

因此，在进入限流时只需关闭外管，控制开关管的电流应力，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三电平逆变器，用于实现在进入限流时只关闭外管，并控制开关管的电流应力。

本发明提供一种三电平逆变器，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管、电感和第三电容；

所述第一电容和所述第二电容串联，所述第一电容和所述第二电容连接于第四节点；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管依次串联在所述第一电容和所述第二电容之间；

所述第一开关管和所述第二开关管连接于第一节点；所述第二开关管和所述第三开关管连接于第二节点，所述第三开关管和所述第四开关管连接于第三节点；

所述第一二极管的正极连接于第四节点，所述第一二极管的负极连接于第一节点；所述第二二极管的负极连接于第四节点，所述第二二极管的正极连接于第三节点；

所述电感和所述第三电容串联于第二节点和第四节点之间，所述电感和所述第三电容连接于第五节点；

所述第三电容两端并联有钳位电路。

优选地，所述钳位电路包括第一钳位二极管和第二钳位二极管；所述第一钳位二极管的阳极与所述第二第五节点相连；所述第一钳位二极管的阴极连接第四节点；

所述第二钳位二极管的阴极与所述第五节点相连；所述第二钳位二极管的阳极连接第四节点；

所述第一钳位二极管、所述第二钳位二极管的可控极分别用于接收驱动信号。

优选地，在逆变器的输出电压的正半周，所述第二钳位二极管的可控极接收驱动信号为使能；所述第一钳位二极管的可控极接收驱动信号为不使能；

在输出电压的负半周，所述第一钳位二极管的可控极接收驱动信号为使能；所述第二钳位二极管的可控极接收驱动信号为不使能。

优选地，当所述电感的电流达到设定的保护阈值点时，进入限流仅强制关闭所述第一开关管、所述第四开关管。

优选地，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均为IGBT管。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：