[发明专利]并联级联逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多电平功率逆变技术，尤其涉及一种多电平功率变换逆变器的并联级联逆变器。 

背景技术

多电平功率变换技术及其思想是近年来在高压大功率应用研究中的一个热点。由于中等电压，高功率的需要，级联型逆变器广泛应用于高电压的电动机驱动、大功率电源、大功率无功补偿和有源电力滤波等方面。传统的级联逆变器拓扑是以传统全桥单元(H桥单元)为基本模块，然后通过这些模块的级联来合成输出电压，级联的模块越多，合成的电压就越高。 

但是，随着系统容量的不断增大，需要更高的电压和更大电流，而传统的级联逆变器由于受到功率开关管通流能力的限制，已经不能满足现实需求。通过级联更多的模块可以实现更高的电压，但是由于受到功率器件通流能力的限制，实现更大电流就会遇到很大困难；如果采用更高容量的功率开关管，则功率开关管的成本太高，系统成本增加，维护困难。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种并联级联逆变器，它以双H桥单元为基本模块，通过级联更多模块实现更高电压，通过并联实现更大电流。与传统级联型逆变器相比，在获得相同电压的条件下，它的通流能力可以增加一倍，相应的功率容量就会增加一倍，但功率开关管承受的电压和通过的电流都不发生变化。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种并联级联逆变器，其特征是，它以N个基本模块和四个滤波电感级联构成的多电平逆变器；所述基本模块为双H桥单元，所述H桥单元由两个桥臂组成，每个桥臂有两个开关管串联组成，两个开关管之间的连接点为桥臂的中点，该每个中点与一个输出端连接；所述这四个桥臂并联连接于电源或电容的两端；所述由N个基本模块和四个滤波电感组成单相并联级联逆变器，N为大于1的整数，初级与末级基本模块的输出端分别与一个相应的滤波电感连接；基本模块之间的连接方式不同，实现不同的拓扑结构。 

所述单相并联级联逆变器的第一种拓扑结构：所述第一个基本模块的第二桥臂的中点与第二个基本模块的第一桥臂的中点相连接，所述第一个基本模块的第四桥臂的中点与第二个基本模块的第三桥臂的中点相连接，依次类推，第N-1个基本模块的第二桥臂和第四桥臂的中点分别与第N个基本模块的第一桥臂和第三桥臂的中点相连接； 

第一个基本模块的第一桥臂的中点连接电感A的一端，第一个基本模块的第三桥臂的中 点连接电感C的一端，电感A的另一端与电感C的另一端相连接，最后一个基本模块即第N个基本模块的第二桥臂的中点连接电感B的一端，第N个基本模块的第四桥臂的中点连接电感D的一端，电感B的另一端与电感D的另一端相连接。电感A与电感C的连接点，电感B与电感D的连接点作为单相输出端，可以接负载。 

所述单相并联级联逆变器的第二种拓扑结构：所述第一个基本模块的第一桥臂的中点与第二个基本模块的第二桥臂的中点相连接，所述第一个基本模块的第三桥臂的中点与第二个基本模块的第四桥臂的中点相连接，依次类推，第N-1个基本模块的第一桥臂和第三桥臂的中点分别与第N个基本模块的第二桥臂和第四桥臂的中点相连接； 

第一个基本模块的第二桥臂的中点连接电感B的一端，第一个基本模块的第四桥臂的中点连接电感D的一端，电感B的另一端与电感D的另一端相连接，最后一个基本模块即第N个基本模块的第一桥臂的中点连接电感A的一端，第N个基本模块的第三桥臂的中点连接电感C的一端，电感A的另一端与电感C的另一端相连接，电感B与电感D的连接点，电感A与电感C的连接点作为单相输出端，可以接负载。 

所述三个单相并联级联逆变器组成了三相并联级联逆变器，所述三个单相并联级联逆变器的电感B和电感D的连接点连接在一起，构成三相并联级联逆变器的星型连接，所述三个单相并联级联逆变器的电感A和C的连接点作为逆变器的三个输出端，连接三相负载。 

所述三个单相并联级联逆变器组成了三相并联级联逆变器，所述三个单相并联级联逆变器的电感A和电感C的连接点连接在一起，构成三相并联级联逆变器的星型连接，所述三个单相并联级联逆变器的电感B和D的连接点作为逆变器的三个输出端，连接三相负载。 

所述三个单相并联级联逆变器首尾相连，构成三相并联级联逆变器的三角型连接。

所述三相并联级联逆变器的星型和三角型连接也分别有两种拓扑结构。 

所述所有开关管为具有体内反并联二极管的开关管或者由体内无二极管的开关管与二极管组合而成。