[发明专利]一种低损耗五电平拓扑

说明书

本发明公开了一种低损耗五电平拓扑，由第一母线电容C1、第二母线电容C2、钳位电容C0、二极管模块及开关管模块组成，所述二极管模块包括一号二极管D1、二号二极管D2、三号二极管D3、四号二极管D4、五号二极管D5、六号二极管D6、七号二极管D7、八号二极管DL1及九号二极管DL2，所述开关管模块包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5。本发明通过将第五开关管S5，第六开关管S6采用为工频管，且在各工作模态下，始终只有两个或三个开关管，故整体导通损耗较低，具有良好的节能效果。

技术领域

本发明涉及功率变换技术领域，尤其涉及一种低损耗五电平拓扑。

背景技术

近年来多电平输出成为了功率变化领域的常用技术。其中，多电平DCAC拓扑因其输出电压阶梯多，从而可以使输出的电压波形具有较低的电压变化率；且随着输出电平数的增加，其输出电压的谐波将减少。另外，多电平DCAC拓扑在减小系统的开关损耗与导通损耗，降低管子的耐压与系统的电磁干扰方面性能都非常优良。

现有技术中常用的二极管箝位式三电平以上的多电平DCAC拓扑，是利用多个功率电容串联后并联在输入直流侧两端来实现的，各开关管依次通过功率二极管与相应的功率电容相连，由于每个功率电容上输出的功率不相等，导致功率电容上的电压会出现不相等现象，即出现所谓的功率电容电压不平衡现象。所以现有技术中的多电平DCAC拓扑缺少功率电容电压自平衡功能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低损耗五电平拓扑。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低损耗五电平拓扑，由第一母线电容C1、第二母线电容C2、钳位电容C0、二极管模块及开关管模块组成，所述二极管模块包括一号二极管D1、二号二极管D2、三号二极管D3、四号二极管D4、五号二极管D5、六号二极管D6、七号二极管D7、八号二极管DL1及九号二极管DL2，所述开关管模块包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管SL1及第九开关管SL2，其中第一开关管S1与一号二极管D1两端连接，第二开关管S2与二号二极管D2两端连接，第三开关管S3与三号二极管D3两端连接，第四开关管S4与四号二极管D4两端连接，第五开关管S5与五号二极管D5两端连接，第六开关管S6与六号二极管D6两端连接，第七开关管S7与七号二极管D7两端连接，第八开关管SL1与八号二极管DL1两端连接，第九开关管SL2与九号二极管DL2两端连接。

优选地，所述第一母线电容C1一端与第七开关管S7、第二母线电容C2、第四开关管S4、第六开关管S6、第九开关管SL2连接，所述第一母线电容C1另一端与第一开关管S1、第五开关管S5、第八开关管SL1连接。

优选地，第一开关管S1远离第一母线电容C1一端与第二开关管S2、第七开关管S7、第三开关管S3、第四开关管S4连接，且第一开关管S1通过电感L1与钳位电容C0连接。

优选地，第五开关管S5远离第一母线电容C1一端与第四开关管S4、第三开关管S3及第九开关管SL2连接，且第五开关管S5通过电感L2与钳位电容C0连接。

优选地，其中二极管模块中的第五开关管S5与第六开关管S6为工频管。

本发明具有以下有益效果：

1、通过将第五开关管S5，第六开关管S6采用为工频管，可直接消除开关损耗，且在各工作模态下，始终只有两个或三个开关管，整体导通损耗较低，具有良好的节能效果；

2、转换器在工作过程中，在任一工作模态下，始终仅有一个电感流过电流，而另一个电感流过的电流为零，因此不经过电流的电感不产生热量，如此可降低总体电感的温度，有效减小DC-AC转换器的整体体积；