[发明专利]一种五电平逆变单元

说明书

本发明公开了一种五电平逆变单元，所述的五电平逆变单元包括十二个带反向并联二极管的开关管和八个静态均压电阻，两个辅助换向电容，一个辅助换向二极管，一个放电电阻。现有的中点有源箝位五电平拓扑串联管同时动作时存在动态均压问题，而发明提供的五电平逆变单元在实现单相或多相应用时，可保证为电流提供通路，同时通过辅助换向电路，保证整个变流器中的开关管在切换过程中，承受至多为直流母线的1/4电压，辅助换向电路体积小、成本低。同时，本发明提供的五电平逆变单元输出五个电平，每次切换一个电平、输出谐波小、系统容量较高。

技术领域

本发明涉及电能变换技术领域，特别是涉及一种五电平逆变单元。

背景技术

电能变换器系统是将一种形式的电能变换成另一种形式的电能，多电平变换器因其输出电平多，输出电压波形更接近正弦波，输出谐波少，在开关管耐压值相同的条件下可以获得更高输出电压，能够满足大容量、高性能的要求。由于多电平变换器中高压、大容量变流器的以上优势，在很多工业领域得到实际生产应用。

中点有源箝位五电平变流器拓扑如图1所示，为使每个开关管承受的关断电压均为直流母线的1/4，第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路均为两个开关管的串联支路。由于开关管的杂散参数影响，标称值相同的开关管所承受的电压应力也是不同的。在两个零电平开关状态切换时，串联开关管需要同时动作，在动作过程中产生动态均压不平衡的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种五电平逆变单元。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种五电平逆变单元，用于直流侧与交流侧能量交换，其特征在于：该五电平变流器拓扑包括第一开关支路、第二开关支路、第三开关支路、第四开关支路，一个悬浮箝位电容Cf1、第一辅助换向支路、第二辅助换向支路、直流侧第一电容C1和直流侧第二电容C2；

所述第一开关支路包括：带有反并联二极管的开关管S1a、S1b，开关管S1a、S1b分别并联一个静态均压电阻Rs；所述第二开关支路包括：带有反并联二极管的开关管S2a、S2b、S5、S6，开关管S2a、S2b分别并联一个静态均压电阻Rs；所述第三开关支路包括：带有反并联二极管的开关管S3a、S3b、S7、S8，开关管S3a、S3b分别并联一个静态均压电阻Rs；所述第四开关支路包括：带有反并联二极管的开关管S4a、S4b，开关管S4a、S4b分别并联一个静态均压电阻Rs；

开关管S1a的第一端与直流侧第一电容C1第一端连接，开关管S1a的第二端与开关管S1b的第一端连接，开关管S1b的第二端分别与第二辅助换向支路第一端、开关管S2b的第一端、开关管S5第一端连接；

开关管S2a的第二端与直流侧第一电容第二端连接，开关管S2a的第一端分别与开关管S2b第二端、第一辅助换向支路的第一端连接，开关管S2b的第一端分别与开关管S1b的第二端、开关管S5第一端、第二辅助换向支路的第一端连接，开关管S5的第二端分别与开关管S6的第一端、悬浮箝位电容Cf1的第一端连接，开关管S6的第一端与悬浮箝位电容Cf1的第一端连接；

开关管S3a的第一端分别与直流侧第一电容C1的第二端、直流侧第二电容C2的第一端连接，开关管S3a的第二端分别与开关管S3b第一端、第一辅助换向支路的第二端连接，开关管S3b的第二端分别与第二辅助换向支路第二端、开关管S8第二端、开关管S4b的第一端连接；开关管S8的第一端分别与开关管S7的第二端、悬浮箝位电容Cf1的第二端连接，开关管S7的第一端与开关管S6的第二端连接；

开关管S4a的第二端与直流侧第二电容C2的第二端连接，开关管S4a的第一端与开关管S4b第二端连接，开关管S4b的第一端分别与第二辅助换向支路第二端、开关管S3b的第二端、开关管S8第二端连接。

进一步，所述第一辅助换向支路为换向电容Ca1。