[发明专利]七电平逆变拓扑结构及七电平逆变器

说明书

本发明提供一种七电平逆变拓扑结构及逆变器，包括：第一分压电容C1和第二分压电容C2串联后并联在第一输入端和第二输入端之间；隔直电容C3具有初始电压；开关管T1～T12，T1和T2串联后与C1并联；T3和T4串联后与C2并联；T5输入端与T1输出端和T2输入端相连，其输出端与T7输出端和T8输入端相连；T6输入端与T9输出端和T10输入端相连，其输出端与T3输出端和T4输入端相连；T7和T8、T9和T10以及T11和T12分别串联后与C3并联，T11输出端和T12输入端与第一输出端相连，T2输出端和T3输入端与第二输出端相连，每个开关管反向并联二极管。本发明开关管数量少，电容数少，结构简单。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，更具体地，涉及一种七电平逆变拓扑结构及七电平逆变器。

背景技术

随着实际系统对电压和容量要求的提高，传统变换器已经不能满足实际需求。若两电平变换器用于高压大容量场合，会出现：变换器的电压和电流畸变严重，开关次数增加使得电压变换率过大，冲击电压则会导致开关管的损耗增加，系统效率降低。

多电平变换器具有易于实现高电压、大容量，开关管所承受电压低，输出电平数多，输出电压谐波小等优点。多电平逆变器拓扑结构主要包括二极管钳位型、飞跨电容型和级联型。二极管钳位型多电平逆变器的二极管数量随着电平数的增加而急剧增加；三电平以上直流母线中点电压难以平衡；受钳位二极管的分散性及杂散参数的影响，各钳位二极管所承受的电压不均匀。飞跨电容型多电平逆变器的电容数量随着电平数的增加而急剧增加。级联型多电平逆变器需要独立的直流电源，或者采用多绕组移相变压器，体积大成本高。

随着电平数的增加，多电平逆变器电压输出谐波更小，输出电压更接近理想正弦波，但传统多电平变换器开关管数量急剧增多，电容数增加，体积大，成本高，控制复杂。

发明内容

本发明提供一种七电平逆变拓扑结构及七电平逆变器，用以解决现有逆变器使用开关器件数量多，体积大，成本高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种七电平逆变拓扑结构，包括第一分压电容C1和第二分压电容C2、12个开关管T1～T12、与开关管反向并联的12个二极管D1～D12以及隔直电容C3，其中，第一分压电容C1和第二分压电容C2串联后并联在第一输入端I1和第二输入端I2之间；隔直电容C3具有设定的初始电压；第一开关管T1和第二开关管T2串联后与第一分压电容C1并联；第三开关管T3和第四开关管T4串联后与第二分压电容C2并联；第五开关管T5的输入端与第一开关管T1的输出端和第二开关管T2的输入端相连，第五开关管T5的输出端与第七开关管T7的输出端和第八开关管T8的输入端相连；第六开关管T6的输入端与第九开关管T9的输出端和第十开关管T10的输入端相连，第六开关管T6的输出端与第三开关管T3的输出端和第四开关管T4的输入端相连；第七开关管T7和第八开关管T8串联后与隔直电容C3并联，第七开关管T7的输入端与第九开关管T9的输入端和第十一开关管T11的输入端相连，第八开关管T8的输出端与第十开关管T10的输出端和第十二开关管T12的输出端相连；第九开关管T9和第十开关管T10串联后与隔直电容C3并联；第十一开关管T11和第十二开关管T12串联后与电容C3并联；其中，所述第十一开关管T11的输出端和第十二开关管T12的输入端与第一输出端O1相连，所述第二开关管T2的输出端和第三开关管T3的输入端与第二输出端O2相连。

根据本发明的另一个方面，提供一种七电平逆变器，包括直流电源以及上述七电平逆变拓扑结构，所述直流电源的正电平和负电平分别与第一输入端I1和第二输入端I2连接。

上述七电平逆变拓扑结构及七电平逆变器，与二极管钳位型七电平拓扑相比，减少了钳位二极管数量；与飞跨电容型七电平拓扑相比，减少了飞跨电容数量；与级联型七电平拓扑相比，减少了独立电源数量，因此，本发明所述七电平逆变拓扑结构及七电平逆变器可解决现有逆变器开关器件数量多，体积大，成本高的问题。

附图说明