一種三十一電平逆變器制造技術

本發明專利技術專利為一種三十一電平逆變器，由一個直流電源組和一個雙橋對稱開關組構成。其中，直流電源組包括五個直流電源、四個單相功率開關管以及六個不可控二極管，雙橋對稱開關組包含四個單向功率開關管、兩個雙向功率開關管和八個不可控二極管。本發明專利技術三十一電平逆變器具有三十二種主要工作狀態，能夠輸出15

【技術實現步驟摘要】
一種三十一電平逆變器
本專利技術涉及一種三十一電平逆變器，屬于電力電子功率變換領域。
技術介紹
當前，多電平逆變器已經成為電力電子功率變換領域備受關注的重要研究熱點，廣泛應用于中、高壓調速領域和柔性交流輸電系統中。它具有以下優點：輸出電壓的總諧波失真隨著電平數的增加顯著減小；輸出相同質量電壓波形的條件下，開關損耗小、開關頻率較低；與兩電平變流器相比，在相的電壓等級下，du/dt明顯減小，在高壓大容量電機驅動中，可有效防止電機轉子繞阻絕緣擊穿，同時改善裝置的電磁干擾特性。目前主要的多電平逆變器包括二極管嵌位式多電平逆變器、飛跨電容嵌位式多電平逆變器和級聯H橋式多電平逆變器。當需要實現較高的電壓等級和電平數目時，二極管嵌位式多電平逆變器和飛跨電容嵌位式多電平逆變器所需的嵌位二極管器件或者嵌位電容器件數目將急劇增加，并且存在電容電壓平衡控制困難的問題。而級聯H橋式多電平逆變器比較容易實現較大的電平數目和電壓等級。但是隨著電壓等級的增加，級聯H橋式多電平逆變器級聯的單元數目也會增加，開關器件數量隨之增加。例如，傳統級聯H橋三十一電平逆變器，在實現輸出三十一電平電壓時就需要六十個功率開關管。因此，如何通過較少的開關器件數目得到更多電平數目和更高的電壓等級一直成為在多電平逆變器研究領域中的熱點。隨著風能發電、光伏發電等新能源發電技術的不斷發展和統一潮流控制器（UPFC）、電力有源濾波器等電力設備在電力系統中的不斷需求，高效率和高質量輸出波形的逆變器越來越被重視，因此一種三十一電平的逆變器便應運而生。>
技術實現思路
本專利技術的目的是，為了能夠用更低的制造成本、更簡單的拓撲結構實現更高電平數的輸出電壓和更好質量的輸出電能，本專利技術提供了一種利用不同直流電源組合變換的三十一電平逆變器。實現本專利技術的技術方案如下：一種三十一電平逆變器由一個直流電源組和一個雙橋對稱開關組構成；直流電源組與雙橋對稱開關組的中間相連。本專利技術的直流電源組由第一直流電源、第二直流電源、第三直流電源、第四直流電源、第五直流電源、第二開關管、第三開關管、第六開關管、第七開關管、第二二極管、第三二極管、第六二極管、第七二極管、第十一二極管、第十二二極管構成。本專利技術的第二開關管的集電極、第二二極管的陰極、第十一二極管的陽極、第十二二極管的陰極與第二直流電源的正極相連于第三節點。本專利技術的第二二極管的陽極與第二開關管的發射極相連，第二二極管的陰極與第二開關管的集電極相連；所述第三二極管的陽極與第三開關管的發射極相連，第三二極管的陰極與第三開關管的集電極相連；所述第六二極管的陽極與第六開關管的發射極相連，第六二極管的陰極與第六開關管的集電極相連；所述第七二極管的陽極與第七開關管的發射極相連，第七二極管的陰極與第七開關管的集電極相連。本專利技術的直流電源組的第一直流電源、第二直流電源、第三直流電源、第四直流電源、第五直流電源充滿能量時，其上的電壓按照E1=E、E2=2E、E3=4E、E4=E5=8E的比例來配置。本專利技術的雙橋對稱開關組由第一開關管、第四開關管、第五開關管、第八開關管、第九開關管、第十開關管、第一二極管、第四二極管、第五二極管、第八二極管、第九二極管、第十二極管、第十三二極管、第十四二極管構成。本專利技術的第一開關管的發射極、第一二極管的陽極、第四開關管的集電極、第四二極管的陰極相連于第一節點；所述第一開關管的集電極、第一二極管的陰極、第五開關管的發射極、第五二極管的陽極、第六開關管的集電極、第六二極管的陰極、第十一二極管的陰極與第一直流電源的陽極相連于第二節點；所述第四開關管的發射極、第四二極管的陽極、第八開關管的集電極、第八二極管的陰極、第三開關管的集電極、第三二極管的陰極、第七二極管的陽極、第七開關管的發射極、第十二二極管的陽極相連于第四節點；所述第十三二極管的陰極、第九雙向開關管的集電極、第九雙向二極管的陰極與第三直流電源的負極、第四直流電源的正極相連于第五節點；所述第十四二極管的陽極、第十雙向開關管的集電極、第十雙向二極管的陰極與第三直流電源的正極、第四直流電源的負極相連于第六節點；所述第九雙向開關管的集電極、第九雙向二極管的陰極與第十雙向開關管的集電極、第十雙向二極管的陰極相連于第七節點。本專利技術的第一二極管的陽極與第一開關管的發射極相連，第一二極管的陰極與第一開關管的集電極相連；所述第四二極管的陽極與第四開關管的發射極相連，第四二極管的陰極與第四開關管的集電極相連；所述第五二極管的陽極與第五開關管的發射極相連，第五二極管的陰極與第五開關管的集電極相連；所述第八二極管的陽極與第八開關管的發射極相連，第八二極管的陰極與第八開關管的集電極相連；所述第九雙向開關管由兩個開關管反向串聯相連，第九雙向二極管的陰極與第九雙向開關管的集電極相連；所述第十雙向開關管由兩個開關管反向串聯相連，第十雙向二極管的陰極與第十雙向開關管的集電極相連。所述的雙橋對稱開關組的第一節點、第七節點分別為逆變器輸出的正負端。所述的雙橋對稱開關組的第一開關管和第四開關管為互補運行方式，不能同時導通；所述第五開關管和第八開關管為互補運行方式，不能同時導通；所述的第一~第十開關管采用MOSFET管、PowerMosfet管、CoolMosfet管或IGBT管中的任意一種；所述第一~第十四二極管為獨立二極管或功率開關管內部自帶的二極管。本專利技術的有益之處在于：本專利技術提供了一種三十一電平逆變器，該逆變器利用不同直流電源的組合變換就可以進行升壓，輸出三十一種電平，相對于傳統結構的逆變器，在相同輸出電壓等級下，減少了系統中開關元件數目，降低了開關損耗，提高了輸出波形質量，減小了裝置的復雜性，有效降低了逆變器的制造和維護成本，提高了逆變器的效率和系統的可靠性。附圖說明圖1為本專利技術提出的一種采三十一電平逆變器的結構示意圖；圖2為圖1所示三十一電平逆變器的第一種主要開關狀態示意圖；圖3為圖1所示三十一電平逆變器的第二種主要開關狀態示意圖；圖4為圖1所示三十一電平逆變器的第三種主要開關狀態示意圖；圖5為圖1所示三十一電平逆變器的第四種主要開關狀態示意圖；圖6為圖1所示三十一電平逆變器的第五種主要開關狀態示意圖；圖7為圖1所示三十一電平逆變器的第六種主要開關狀態示意圖；圖8為圖1所示三十一電平逆變器的第七種主要開關狀態示意圖；圖9為圖1所示三十一電平逆變器的第八種主要開關狀態示意圖；圖10為圖1所示三十一電平逆變器的第九種主要開關狀態示意圖；圖11為圖1所示三十一電平逆變器的第十種主要開關狀態示意圖；圖12為圖1所示三十一電平逆變器的第十一種主要開關狀態示意圖；圖13為圖1所示三十一電平逆變器的第十二種主要開關狀態示意圖；圖14為圖1所示三十一電平逆變器的第十三種主要開關狀態示意圖；圖15為圖1所示三十一電平逆變器的第十四種主要開關狀態示意圖；圖16為圖1所示三十一電平逆變器的第十五種主要開關本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種三十一電平逆變器，其特征在于，所述逆變器是由一個直流電源組和雙橋對稱開關組構成；直流電源組接于雙橋對稱開關組的中間。/n

【技術特征摘要】
1.一種三十一電平逆變器，其特征在于，所述逆變器是由一個直流電源組和雙橋對稱開關組構成；直流電源組接于雙橋對稱開關組的中間。


2.根據權利要求1所述的一種三十一電平逆變器，其特征在于：所述直流電源組由第一直流電源、第二直流電源、第三直流電源、第四直流電源、第五直流電源、第二開關管、第三開關管、第六開關管、第七開關管、第二二極管、第三二極管、第六二極管、第七二極管、第十一二極管、第十二二極管構成；所述第二開關管的集電極、第二二極管的陰極、第十一二極管的陽極、第十二二極管的陰極與第二直流電源的正極相連于第三節點；所述第二二極管的陽極與第二開關管的發射極相連，第二二極管的陰極與第二開關管的集電極相連；所述第三二極管的陽極與第三開關管的發射極相連，第三二極管的陰極與第三開關管的集電極相連；所述第六二極管的陽極與第六開關管的發射極相連，第六二極管的陰極與第六開關管的集電極相連；所述第七二極管的陽極與第七開關管的發射極相連，第七二極管的陰極與第七開關管的集電極相連。


3.根據權利要求1所述的一種三十一電平逆變器，其特征在于：所述雙橋對稱開關組由第一開關管、第四開關管、第五開關管、第八開關管、第九開關管、第十開關管、第一二極管、第四二極管、第五二極管、第八二極管、第九二極管、第十二極管、第十三二極管、第十四二極管構成；所述第一開關管的發射極、第一二極管的陽極、第四開關管的集電極、第四二極管的陰極相連于第一節點；所述第一開關管的集電極、第一二極管的陰極、第五開關管的發射極、第五二極管的陽極、第六開關管的集電極、第六二極管的陰極、第十一二極管的陰極與第一直流電源的陽極相連于第二節點；所述第四開關管的發射極、第四二極管的陽極、第八開關管的集電極、第八二極管的陰極、第三開關管的集電極、第三二極管的陰極、第七二極管的陽極、第七開關管的發射極、第十二二極管的陽極相連于第四節點；所述第十三二極管的陰極、第九雙向開關...

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉滿園，苗志林，任威，李宋，
申請(專利權)人：華東交通大學，
類型：發明
國別省市：江西;36