一種四電平逆變器及其應(yīng)用電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種四電平逆變器及其應(yīng)用電路。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來多電平輸出成為了中高壓大功率變頻領(lǐng)域的常用技術(shù)。其中，多電平逆變器因其輸出電壓階梯多，從而可以使輸出的電壓波形具有較低的電壓變化率；且隨著輸出電平數(shù)的增加，其輸出電壓的諧波將減少。另外，多電平逆變技術(shù)在減小系統(tǒng)的開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗，降低管子的耐壓與系統(tǒng)的電磁干擾方面性能都非常優(yōu)良。所以目前的逆變器多采用多電平逆變器。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中常用的二極管箝位式三電平以上的多電平逆變器，如圖1所示，是利用多個(gè)功率電容串聯(lián)后并聯(lián)在光伏逆變器的直流側(cè)兩端來實(shí)現(xiàn)的，逆變器中的各開關(guān)管依次通過功率二極管與相應(yīng)的功率電容相連，由于每個(gè)功率電容上輸出的功率不相等，導(dǎo)致功率電容上的電壓會(huì)出現(xiàn)不相等現(xiàn)象，即出現(xiàn)所謂的功率電容電壓不平衡現(xiàn)象。
[0004]所以現(xiàn)有技術(shù)中的多電平逆變器缺少功率電容電壓自平衡功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供一種四電平逆變器及其應(yīng)用電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的多電平逆變器缺少功率電容電壓自平衡功能的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下:
[0007]—種四電平逆變器，連接于直流電源的正端與負(fù)端之間，與第一電容、第二電容及第三電容的串聯(lián)支路相連；所述四電平逆變器包括:
[0008]鉗位電容，以及均包括體二極管或者均反并聯(lián)一個(gè)二極管的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管及第八開關(guān)管，其中:
[0009]所述第三開關(guān)管的第一端作為所述四電平逆變器的第一輸入端、與所述第一電容及所述直流電源的正端相連；
[0010]所述第六開關(guān)管的第二端作為所述四電平逆變器的第二輸入端、與所述第一電容和所述第二電容的連接點(diǎn)相連；
[0011]所述第五開關(guān)管的第一端與所述第六開關(guān)管的第一端相連；所述第五開關(guān)管的第二端與所述鉗位電容的一端及所述第一開關(guān)管的第一端相連；
[0012]所述第七開關(guān)管的第一端作為所述四電平逆變器的第三輸入端、與所述第二電容和所述第三電容的連接點(diǎn)相連；所述第七開關(guān)管的第二端與所述第八開關(guān)管的第二端相連；
[0013]所述第八開關(guān)管的第一端與所述第二開關(guān)管的第二端及所述鉗位電容的另一端相連；
[0014]所述第四開關(guān)管的第二端作為所述四電平逆變器的第四輸入端、與所述第三電容及所述直流電源的負(fù)端相連；
[0015]所述第一開關(guān)管的第二端與所述第二開關(guān)管的第一端相連，連接點(diǎn)作為所述四電平逆變器的輸出端。
[0016]優(yōu)選的，
[0017]所述第三開關(guān)管的第二端與所述第五開關(guān)管的第一端及所述第六開關(guān)管的第一端相連；
[0018]所述第四開關(guān)管的第一端與所述第八開關(guān)管的第一端及所述第二開關(guān)管的第二端相連。
[0019]優(yōu)選的，
[0020]所述第三開關(guān)管的第二端與所述第五開關(guān)管的第二端及所述第一開關(guān)管的第一端相連；
[0021]所述第四開關(guān)管的第一端與所述第七開關(guān)管的第二端及所述第八開關(guān)管的第二端相連。
[0022]優(yōu)選的，所述四電平逆變器對(duì)應(yīng)的八個(gè)工作模態(tài)分別為:
[0023]第一模態(tài):所述第一開關(guān)管、所述第三開關(guān)管及所述第五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0024]第二模態(tài):所述第二開關(guān)管、所述第三開關(guān)管及所述第五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0025]第三模態(tài):所述第一開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第八開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0026]第四模態(tài):所述第一開關(guān)管、所述第五開關(guān)管及所述第六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0027]第五模態(tài):所述第二開關(guān)管、所述第五開關(guān)管及所述第六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0028]第六模態(tài):所述第二開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第八開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0029]第七模態(tài):所述第一開關(guān)管及所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0030]第八模態(tài):所述第二開關(guān)管及所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止。
[0031]優(yōu)選的，所述四電平逆變器對(duì)應(yīng)的八個(gè)工作模態(tài)分別為:
[0032]第一模態(tài):所述第一開關(guān)管及所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0033]第二模態(tài):所述第二開關(guān)管及所述第三開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0034]第三模態(tài):所述第一開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第八開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0035]第四模態(tài):所述第一開關(guān)管、所述第五開關(guān)管及所述第六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0036]第五模態(tài):所述第二開關(guān)管、所述第五開關(guān)管及所述第六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0037]第六模態(tài):所述第二開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第八開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0038]第七模態(tài):所述第一開關(guān)管、所述第四開關(guān)管及所述第八開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0039]第八模態(tài):所述第二開關(guān)管、所述第四開關(guān)管及所述第八開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止。
[0040]一種四電平逆變器的應(yīng)用電路，包括兩個(gè)如上述任一所述的四電平逆變器，分別為第一四電平逆變器和第二四電平逆變器；其中:
[0041]所述第一四電平逆變器和所述第二四電平逆變器的第一輸入端均連接所述直流電源的正端；
[0042]所述第一四電平逆變器和所述第二四電平逆變器的第二輸入端均與所述第一電容和所述第二電容的連接點(diǎn)相連；
[0043]所述第一四電平逆變器和所述第二四電平逆變器的第三輸入端均與所述第二電容和所述第三電容的連接點(diǎn)相連；
[0044]所述第一四電平逆變器和所述第二四電平逆變器的第四輸入端均連接所述直流電源的負(fù)端；
[0045]所述第一四電平逆變器和所述第二四電平逆變器的輸出端分別作為所述四電平逆變器的應(yīng)用電路的兩個(gè)交流輸出端。
[0046]優(yōu)選的，所述第一四電平逆變器由第一正弦波進(jìn)行調(diào)制，所述第二四電平逆變器由第二正弦波進(jìn)行調(diào)制；
[0047]所述第一正弦波和所述第二正弦波的相位相差180度或0度。
[0048]一種四電平逆變器的應(yīng)用電路，包括三個(gè)如上述任一所述的四電平逆變器，分別為第一四電平逆變器、第二四電平逆變器和第三四電平逆變器；其中:
[0049]所述第一四電平逆變器、所述第二四電平逆變器和所述第三四電平逆變器的第一輸入端均連接所述直流電源的正端；
[0050]所述第一四電平逆變器、所述第二四電平逆變器和所述第三四電平逆變器的第二輸入端均與所述第一電容和所述第二電容的連接點(diǎn)相連；
[0051]所述第一四電平逆變器、所述第二四電平逆變器和所述第三四電平逆變器的第三輸入端均與所述第二電容和所述第三電容的連接點(diǎn)相連；
[0052]所述第一四電平逆變器、所述第二四電平逆變器和所述第三四電平逆變器的第四輸入端均連接所述直流電源的負(fù)端；
[0053]所述第一四電平逆變器、所述第二四電平逆變器和所述第三四電平逆變器的輸出端分別作為所述四電平逆變器的應(yīng)用電路的三個(gè)交流輸出端。
[0054]優(yōu)選的，所述第一四電平逆變器由第一正弦波進(jìn)行調(diào)制，所述第二四電平逆變器由第二正弦波進(jìn)行調(diào)制，所述第三四電平逆變器由第三正弦波進(jìn)行調(diào)制；
[0055]所述第一正弦波和所述第二正弦波的相位相差120度。
[0056]優(yōu)選的，所述四電平逆變器的應(yīng)用電路還包括第四輸出端；所述第四輸出端為所述第三電容與所述直流電源的負(fù)端的連接點(diǎn)。
[0057]本實(shí)用新型提供的四電平逆變器，通過第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管及鉗位電容的不同導(dǎo)通組合，使所述四電平逆變器具備輸出多電平電壓的能力；同時(shí)當(dāng)輸出電壓為正向時(shí)，有兩個(gè)導(dǎo)通組合可以選擇，且兩個(gè)導(dǎo)通組合的流向所述鉗位電容的電流方向相反，因此可以通過對(duì)這兩個(gè)導(dǎo)通組合的控制來平衡所述鉗位電容上的電壓；同理，當(dāng)輸出電壓為負(fù)向時(shí)，也可以通過對(duì)另外兩個(gè)導(dǎo)通組合的控制來平衡所述鉗位電容上的電壓；無需增加額外的硬件電路就可以實(shí)現(xiàn)全功率、全調(diào)制下功率電容電壓的平衡控制。
【附圖說明】
[0058]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不