[发明专利]逆变器系统

说明书

根据本发明一实施例的逆变器系统的功率单元包括第一支路和与所述第一支路并联连接的第二支路，所述第一支路包括：第一开关元件、第四开关元件，所述第一开关元件和所述第二开关元件彼此串联连接；第二开关元件、第三开关元件，彼此串联连接在所述第一开关元件及所述第四开关元件的连接点与平滑部之间；第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，分别与所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件反向并联连接，所述第二支路包括：第五开关元件、第六开关元件，彼此串联连接；第五二极管和第六二极管，分别与所述第五开关元件、所述第六开关元件反向并联连接。

技术领域

本发明涉及逆变器系统，详细而言，涉及由具有新型拓扑结构的逆变器构成的逆变器系统。

背景技术

高压逆变器系统作为使用线间电压有效值为600V以上的输入电源的系统，通常用于驱动数百kW～数十MW容量的大容量电动机，主要在例如风扇(fan)、泵(pump)、压缩机(compressor)、牵引(traction)、升降(hoist)、传送装置(conveyor)的领域中使用。

这种逆变器系统主要以生成三电平以上的输出电压的级联型多电平逆变器(cascaded multi-level inverter)形态实现。逆变器系统的输出电压电平的大小和数量取决于构成多电平逆变器的功率单元的数量，各个功率单元使用绝缘的输入电压。

在逆变器系统中，通过多个功率单元串联连接来构成各个相，逆变器的多相输出电压取决于构成各个相的功率单元的输出电压之和。此时，构成各个功率单元的逆变器可构成为多种拓扑结构。

图1示出了由具有根据现有技术的拓扑结构的逆变器构成的功率单元的结构。

参照图1，由具有根据现有技术的拓扑结构的逆变器构成的功率单元包括整流部102、平滑部104以及对输出电压进行合成的逆变器部106。

整流部102接收从输入电源输出的两个三相电源电压。整流部102由多个二极管构成，被整流的直流端电压的大小取决于整流部102的输入功率和功率单元的输出功率之差的关系。

整流部102的输出被传递到由串联连接的两个直流支撑电容器(DC-linkcapacitor)C1、C2构成的平滑部104。直流支撑电容器C1、C2发挥消除输入/输出端的瞬时性功率不平衡的作用。在图1中，电容器C1、C2分别输出彼此相同的电压E。

逆变器部106通过使用经由整流部102、直流支撑电容器C1、C2提供的直流电压，来合成输出电压。如图1所示，逆变器部106是根据现有技术的T类型(T-type)拓扑结构而构成的，其包括多个开关元件S1～S8和多个二极管D1～D12。

逆变器部106中包括的开关元件S1～S8和与其对应的二极管D1～D8反向并联连接。在本说明书中，开关元件与二极管的“反向并联”是指，通过二极管流动的电流方向与当接通开关元件时通过开关元件流动的电流方向彼此相反。

图1示出的现有的逆变器部106的开关元件S1、S5和开关元件S3、S7互补地进行接通和关断，开关元件S2、S6和开关元件S4、S8互补地进行接通和关断。

例如，在直流支撑电容器C1、C2的电压分别为E的情况下，当开关元件S1、S2接通时，开关元件S3和开关元件S4关断，此时，输出的极电压(pole voltage)V_U为E。

并且，当开关元件S1、S3接通时，开关元件S2、S4关断，此时，输出极电压为0。同样地，当开关元件S1、S2关断时，开关元件S3、S4接通，此时，输出的极电压为-E。

同样地，根据开关元件S5～S8的互补性的接通/关断动作，输出3种电平的极电压V_V。通过如上所述输出的两种输出极电压的组合，图1的功率单元可以输出2E、E、0、-E、-2E的五段电压电平。