[发明专利]一种基于桥式开关电容模块的三电平自平衡逆变器

摘要

本发明公开了一种基于桥式开关电容模块的三电平自平衡逆变器。该款逆变器将开关电容升压模块和半桥逆变模块结合起来，实现了幅值为4倍输入电压的输出。通过在开关电容升压模块中引入箝位电容实现了母线电容电压的自平衡。与传统三电平逆变器相比，上述逆变器解决了母线电容电压不平衡问题，提升了输出波形的质量和逆变器稳定性。

主权项

1.一种基于桥式开关电容模块的三电平自平衡逆变器，其特征在于包括：桥式开关电容模块与一半桥电路；/n所述桥式开关电容模块包含H桥和基本开关电容模块；其中H桥由四个高频开关管S₁、S₂、S₃、S₄组成；基本开关电容模块包括由串联连接的第一电容C_1a和第二电容C_1b组成的第一电容网络、由串联连接的第三电容C_2a和第四电容C_2b组成的第二电容网络，以及四个全控开关管S_1A、S_1B、S_2A、S_2B；/n其中S₁的漏极、S₃的漏极、S_1A的源极相连；S₁的源极、S₂的漏极、C_1a的负极、C_1b的正极相连；S₂的源极、S₄的源极、S_1B的漏极相连；S₃的源极、S₄的漏极与C_2a的负极、C_2b的正极相连；S_1A的漏极、S_2A的源极、C_1a的正极相连；S_2A的漏极、C_2a的正极相连；S_1B的源极、S_2B的漏极、C_1b的负极相连；S_2B的源极、C_2b的负极相连；低压端电源V_in并联滤波电容，电源V_in正极接S₁的漏极，负极接S₂的源极；/n所述S₁,S₄,S_1B,S_2A为一组，S₂,S₃,S_1A,S_2B为一组，两组开关交替导通，对电容C_1a和C_1b及电容C_2a和C_2b进行交替充电，使第一电容网络中的电容C_1a和C_1b两端的电压为V_in，第二电容网络中的电容C_2a和C_2b两端的电压为2V_in；/n所述桥式开关电容模块的控制策略为基于正弦SPWM调制下的移相SPWM调制；该控制策略由两组频率、幅值相同的三角形载波和一组正弦调制波组成，两组载波在相位上相差了180°，载波幅值为Uc，调制波幅值为Us，调制波us＝Us×sin(a)，a为正弦调制波的周期角在任意时刻时的角度；/n当0≤a<180°时，正弦调制波正半周与上三角形载波进行比较，当us≥uc时，S₁,S₄,S_1B,S_2A的控制信号为高电平，S₂,S₃,S_1A,S_2B的控制信号为低电平；在正半周，低频开关管S₅总是关断，低频开关管S₆总是导通；uc为载波的瞬时值；/n当180°≤a<360°时，正弦调制波负半周与下三角形载波进行比较；当us≥uc时，S₁,S₄,S_1B,S_2A的控制信号为高电平，S₂,S₃,S_1A,S_2B的控制信号为低电平；在负半周，低频开关管S₅总是导通，低频开关管S₆总是关断；/n所述半桥电路由低频全控开关管S₅和S₆组成，半桥电路与所述第一电容网络并联，并且S₅的源极与S₆的漏极相连。/n