[实用新型]五电平逆变拓扑电路及五电平逆变器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，尤其涉及一种新型的五电平逆变拓扑电路及五电平逆变器。

背景技术

近几年，随着能源市场和环境友好型能源需求的联合，使分布式发电系统得到了快速的发展。分布式发电单元包括可再生能源和不可再生能源，比如太阳能电池组，风能发电机，燃料发电机。对可再生能源的并网问题，电力电子技术起到了关键性的作用，特别是对于电压源型逆变器。目前，为了让逆变器控制系统的性能最优，控制更简便，围绕新的控制方式领域的研究越来越火热。

随着中高电压应用设备额定功率的不断提高，刺激了多电平电力电子变流器的使用，从而促使新拓扑结构以及相关的控制策略的发展。在大容量变换器中，相比于两电平逆变器，多电平逆变器以其输出电压更接近正弦波、电压变化率小、开关频率低、损耗小、效率高等特点，受到人们的广泛关注。由于受到目前功率开关管耐压等级的限制往往采用多电平拓扑结构，但大功率IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的成本高，这与多电平逆变器的实现是矛盾的，减少多电平逆变器使用的功率开关管数目是面临的重要问题之一。传统的NPC(二极管中点钳位式)拓扑结构随着电平数增多控制起来变得十分复杂，且功率管开关频率不均衡限制了功率开关管的开关频率，阻碍了多电平逆变器的推广。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种五电平逆变拓扑电路及五电平逆变器，以解决五电平逆变拓扑电路功率开关管多、控制复杂及开关频率不均衡等问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种五电平逆变拓扑电路，其包括：

包括：上左桥臂、上中桥臂、上右桥臂、下左桥臂、下中桥臂、下右桥臂，

所述上左桥臂，包括：第一IGBT和第一续流二极管反并联构成，具体为：第一IGBT的发射极连接第一续流二极管的正极，第一IGBT的集电极连接第一续流二极管的负极；

所述上中桥臂，包括：第一二极管的负极连接第二二极管的正极，第二二极管的负极分别连接第四二极管的负极和第二IGBT的集电极，第四二极管的正极连接第三二极管的负极，第三二极管的正极分别连接第一二极管的正极和第二IGBT的发射极；

所述上右桥臂，包括：第三IGBT和第三续流二极管反并联构成；

所述下左桥臂，包括：第四IGBT和第四续流二极管反并联构成；

所述下中桥臂，包括：第五二极管的负极连接第六二极管的正极，第六二极管的负极分别连接第八二极管的负极和第五IGBT的集电极，第八二极管的正极连接第七二极管的负极，第七二极管的正极分别连接第五二极管的正极和第五IGBT的发射极；

所述下右桥臂，第六IGBT和第六续流二极管反并联构成；

其中：

所述上左桥臂的第一IGBT的集电极分别连接下左桥臂的第四IGBT的发射极和第一电容的第一端，下左桥臂的第四IGBT的集电极分别连接第七二极管的负极、第八二极管的正极和下右桥臂的第六IGBT的发射极，所述下右桥臂的第六IGBT的集电极分别连接上右桥臂的第三IGBT的发射极和第二电容的第二端，所述上右桥臂的第三IGBT的集电极分别连接第一二极管的负极、第二二极管的正极和上左桥臂的IGBT的发射极，第一电容的第二端连接第二电容的第一端；

第一电容的第二端分别连接第三二极管的负极、第四二极管的正极、第五二极管的负极和第六二极管的正极；

第一电容的第一端为第一直流输入端M1；

第一电容的第二端为第二直流输入端M2；

第二电容的第二端为第三直流输入端M3。

一种五电平逆变器，其特征在于，包括：直流输入单元和上述的五电平逆变拓扑电路，其中：

所述直流输入单元的直流正电平与该五电平逆变拓扑电路的第一直流输入端M1相连，所述直流输入单元的直流零电平与该五电平逆变拓扑电路的第二直流输入端M2相连，所述直流输入单元的直流负电平与该五电平逆变拓扑电路的第三直流输入端M3相连；该五电平逆变拓扑电路的交流输出端为五电平逆变器的交流输出端。

优选地，所述直流输入单元包括：直流电源、第一电容和第二电容，所述直流电源的正极连接第一电容的第一端，所述直流电源的负极连接第二电容的第二端，第一电容的第二端连接第二电容的第一端。

一种五电平逆变器，其包括：直流输入单元和至少两个上述的五电平逆变拓扑电路，至少两个如权利要求1所述的五电平逆变拓扑电路包括：第一五电平逆变拓扑电路和第二五电平逆变拓扑电路，其中：