[发明专利]一种五电平逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种五电平逆变器。

背景技术

逆变器（Inverter）是把直流电能转变成交流电。逆变器的应用十分广泛。在已有的各种电源中，太阳能电池、蓄电池、干电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外，交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用十分广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。

若逆变器输出端相电压有两种电平，这种电路称为二电平逆变器。若逆变器输出端相电压有两种以上的电平，这种电路称为多电平逆变器。多电平逆变器能够承载更高的电压，而且输出多种电平的波形更加接近正弦波。

传统的五电平逆变器如图1所示。该逆变器由Boost升压电路和逆变电路构成。其中，Boost电路用于提升直流输入电压；逆变电路用于将直流BUS电压转换为交流电压，然后提供给负载或电网。

现有技术的五电平逆变器中，功率器件的开关损耗较大；同时，当输入直流电压较高时主功率开关管的通态损耗较大，在一定程度上限制了系统效率的进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种五电平逆变器，能够有效降低功率器件的开关损耗和主功率器件的通态损耗，有利于提高系统效率。

一方面，提供了一种五电平逆变器，包括：正Boost升压电路、负Boost升压电路和逆变电路；所述逆变电路包括：第一二极管、第一开关管、第二开关管、第二二极管依次串联构成的一对输入支路；其中，所述第一二极管和第一开关管构成正输入支路，所述第二开关管和第二二极管构成负输入支路；第三二极管、第三开关管、第四开关管、第四二极管依次串联构成的一对续流支路；其中，所述第三二极管和第三开关管构成正续流支路，所述第四开关管和第四二极管构成负续流支路；第五开关管和第六开关管依次串联构成的一对逆变竖桥臂输入支路；其中，所述第五开关管构成逆变竖桥臂正输入支路，所述第六开关管构成逆变竖桥臂负输入支路；所述逆变电路还包括：第七开关管和第八开关管；所述第七开关管跨接在所述正输入支路、正续流支路以及逆变竖桥臂正输入支路中任意两个支路之间；所述第八开关管跨接在所述负输入支路、负续流支路以及逆变竖桥臂负输入支路中任意两个支路之间；且所述第七开关管跨接的两个支路中的至少一个支路与第八开关管跨接的两个支路中的任意一个支路不属于同一对支路，所述同一对支路为所述输入支路、续流支路以及逆变竖桥臂输入支路中的任一对。

在第一种可能的实现方式中，所述第一二极管的阳极接电源正极，所述第一二极管的阴极接所述第一开关管的第一端；所述第一开关管的第二端接所述第二开关管的第一端；所述第二开关管的第二端接所述第二二极管的阳极；所述第二二极管的阴极接所述电源的负极；所述第三二极管的阳极接地，所述第三二极管的阴极接所述第三开关管的第一端；所述第三开关管的第二端接所述第四开关管的第一端；所述第四开关管的第二端接所述第四二极管的阳极；所述第四二极管的阴极接地；所述第五开关管的第一端作为正Boost电压输入端接所述正Boost升压电路的输出端，所述第五开关管的第二端接所述第六开关管的第一端；所述第六开关管的第二端作为负Boost电压输入端接所述负Boost升压电路的输出端；所述第一开关管和所述第二开关管的公共端、所述第三开关管和所述第四开关管的公共端、所述第五开关管和所述第六开关管的公共端为所述逆变电路的输出中点。

结合第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第七开关管跨接在所述正输入支路和正续流支路之间；所述第八开关管跨接在所述负续流支路和逆变竖桥臂负输入支路之间。

结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第七开关管的第一端接所述第一开关管的第一端，所述第七开关管的第二端接所述第三开关管的第一端；所述第八开关的第一端接所述第四开关管的第二端，所述第八开关管的第二端接所述第六开关管的第二端。

结合第一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第七开关管跨接在所述正输入支路和逆变竖桥臂正输入支路之间；所述第八开关管跨接在所述负输入支路和负续流支路之间。

结合第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述第七开关管的第一端接所述第五开关管的第一端，所述第七开关管的第二端接所述第一开关管的第一端；所述第八开关管的第一端接所述第四开关管的第二端，所述第八开关管的第二端接所述第二开关管的第二端。