[发明专利]一种五电平升压型逆变器及其控制方法

说明书

本发明提供的一种五电平升压型逆变器及其控制方法，该逆变器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管和电感；本发明提供的逆变器结构简单，开关管由传统的八个降低至六个，降低了电路结构复杂度和电路成本。更进一步地，本发明提供的逆变器中的器件在承受相同的电压应力下，若输出同样幅值的交流电压，直流电源的要求降低为传统拓扑的一半，降低了对直流电源的要求。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种五电平升压型逆变器及其控制方法。

背景技术

逆变器主要实现将直流电转换为交流电，主要应用在太阳能电池、蓄电池向交流负载供电的场合。五电平逆变器输出相电压含有五个电平，输出谐波小，在光伏并网等领域应用广泛。

传统公知的五电平逆变器拓扑结构主要包括二极管钳位式五电平(neutralpoint clamped，NPC)、飞跨电容钳位式五电平(flying capacitor，FC)结构和H桥级联型(cascaded H-Bridge，CHB)等。

以上三类逆变器要实现五电平输出，通常需要8个开关器件(IGBT)，导致其电路结构复杂，体积较大，因此，提供一种新型五电平逆变器成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种五电平升压型逆变器及其控制方法，其电路结构简单，成本较低。

根据本发明的一个方面，提供一种五电平升压型逆变器，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管和电感；

所述第一二极管的正极连接直流电源的正端，所述第一电容的第一端连接直流电源的正端，所述第一电容的第二端连接第一节点；

所述第二电容的第一端连接所述第一节点，所述第二电容的第二端连接直流电源的负端；

所述第一开关管的第一端连接第二节点，所述第一开关管的第二端连接第三节点；

所述第四开关管的第一端连接第四节点，所述第四开关管的第二端连接所述第二节点；

所述第二开关管的第一端连接第五节点，所述第二开关管的第二端连接所述第三节点；

所述第三开关管的第一端连接所述第四节点，所述第三开关管的第二端连接所述第五节点；

所述第一二极管的负极连接所述第五开关管的第二端，所述第五开关管的第一端连接所述第二开关管的第二端；

所述第六开关管的第一端连接直流电源的负端，所述第六开关管的第二端连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极连接所述第三开关管的第一端；

所述第一节点接地，所述第一节点与所述第二节点连接，所述第三节点与所述第四节点之间连接有所述第三电容，所述第五节点为电压输出点，且通过电感与负载连接；

其中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均接有反并联二极管。

优选地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管均为IGBT或MOSFET。

优选地，所述第一二极管和所述第二二极管均为碳化硅二极管或者快恢复二极管。

根据本发明的另一方面，提供一种五电平升压型逆变器的控制方法，应用于如以上所述的五电平升压型逆变器，包括：

当处于工作模式一时，控制第二开关管、第五开关管和第六开关管导通，控制第一开关管、第三开关管和第四开关管断开，使得所述五电平升压型逆变器的输出电压等于直流电源的电压的零点五倍；