[发明专利]使用三端开关网络的级联型多电平单相和三相逆变器

摘要

本发明公开使用三端开关网络的级联型多电平单相半桥逆变器，包括四个功率开关管及其体二极管，四个输入滤波电容，两个反相耦合的两绕组变压器，两个输出滤波电感和一个滤波电容，四个功率二极管。本发明可扩展到两种结构的单相全桥逆变器、及三相桥式逆变器电路。本发明使用四个功率开关管、四个功率二极管、及两个反相耦合的变压器构成两个三端开关网络的级联，与通用两电平、或传统多电平逆变拓扑比较，每个三端开关网络内部的上、下桥臂功率开关管之间无需设置死区、并且能同时开通工作，在逆变中点实现多电平输出，从而改进输出电压谐波、减小输出滤波电感的尺寸与体积、降低开关器件损耗，因此降低系统材料成本、提高逆变器的系统性能。

主权项

使用三端开关网络的级联型多电平单相半桥逆变器，其特征在于包括：两个输入电源，四个输入滤波电容，四个功率开关管及其体二极管，两个反相耦合的两绕组变压器，两个滤波电感和一个输出滤波电容，第二级滤波电感，和四个功率二极管；其中第一功率开关管的集电极和第二功率二极管的阴极及第一输入滤波电容的正极与第一输入电源的正极相连，第二功率开关管的发射极和第一功率二极管的阳极及第二输入滤波电容的负极与第一输入电源的负极相连，第一输入滤波电容的负极与第二输入滤波电容的正极相连，构成第一中点；第一功率开关管的发射极和第一功率二极管的阴极与第一反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第二功率开关管的集电极和第二功率二极管的阳极与第一反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第三功率开关管的集电极和第四功率二极管的阴极及第三输入滤波电容的正极与第二输入电源的正极相连，第四功率开关管的发射极和第三功率二极管的阳极及第四输入滤波电容的负极与第二输入电源的负极相连，第三输入滤波电容的负极与第四输入滤波电容的正极相连，构成第二中点；第三功率开关管的发射极和第三功率二极管的阴极与第二反相耦合变压器第一绕组的同名端相连，第四功率开关管的集电极和第四功率二极管的阳极与第二反相耦合变压器第二绕组的异名端相连；第一滤波电感的一端与第一反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二滤波电感的一端与第二反相耦合变压器第一绕组的异名端及第二绕组的同名端相连，第二滤波电感的另一端与第一中点相连；输出滤波电容及输出负载的一端与第一滤波电感的另一端相连，另一端与第二中点相连；四个功率开关管由四个驱动信号驱动，其中第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第三驱动信号由第三调制波和第三载波调制而成，第四驱动信号由第四调制波和第四载波调制而成；所述第一调制波和第二调制波的相位相同，第一载波的相位和第二载波的相位相差180度，第三调制波和第四调制波的相位相同，第三载波的相位和第四载波的相位相差180度；第一调制波和第三调制波的相位相同，第一载波和第三载波之间采用移相控制；第二级滤波电感连接到由滤波电感和输出滤波电容构成的输出端，以构成LCL滤波电路；滤波电感还能集成到反相耦合的两绕组变压器中，或者把反相耦合的两绕组变压器的漏感用作滤波电感；或者无需滤波电感、与/或无需输出滤波电容，由感性负载本身构成滤波电路。