三電平逆變器和供電設備制造技術

本發明專利技術提供了一種三電平逆變器和供電設備，包括：第一IGBT，其集電極連接到正的直流母線，其發射極連接到第一連接點，其集電極和發射極跨接有第一續流二極管；第二IGBT，其集電極連接到第一連接點，其發射極連接到第二連接點，其集電極和發射極跨接有第二續流二極管；第三IGBT，其集電極連接到第二連接點，其發射極連接到第三連接點，其集電極和發射極跨接有第三續流二極管；第四IGBT，其集電極連接到第三連接點，其發射極連接到負的直流母線，其集電極和發射極跨接有第四續流二極管；第一箝位二極管；和第二箝位二極管，第一IGBT和第四IGBT的開關速度高于第二IGBT和第三IGBT的開關速度，提高了逆變器的轉換效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力電子
，尤其是涉及一種三電平逆變器和供電設備。
技術介紹
逆變器是指通過控制開關管的導通和關斷將直流電壓源的直流電能轉換為交流電能的一種變換裝置，是不間斷電源(Uninterruptible PowerSystem)、太陽能技術和風力發電技術中的一個重要部件。目前，開關管通常采用金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorFieId-Effeet Transistor, MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor, IGBT)等功率半導體器件?！つ孀兤饔卸喾N拓撲結構，其中二極管中點箝位型三電平逆變器(以下簡稱三電平逆變器)因其電路拓撲結構簡單、容易控制且成本較低而得到廣泛應用。在三電平逆變器中，每個橋臂有四個開關管、四個續流二極管和兩個箝位二極管。通常將與直流電壓源相連接的兩個開關管稱為外管，而將串聯連接在兩個外管之間的兩個開關管稱為內管。在三電平逆變器中，每相的開關狀態有三種N、0和P，對應的輸出電壓分別為-Udc/2、0和Udc/2，因此，被稱為三電平逆變器，其中Udc/2為直流電源的電壓。在一種現有技術方案中，三電平逆變器的四個開關管均采用相同性能的IGBT。然而，這種三電平逆變器的IGBT總損耗較大，逆變器的轉換效率較低。
技術實現思路
本專利技術的實施例提供了一種三電平逆變器和供電設備，能夠提高逆變器的轉換效率。第一方面，提供了一種三電平逆變器，包括第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT，第一IGBT的集電極連接到正的直流母線，第一 IGBT的發射極連接到第一連接點(或節點)，第一IGBT的集電極和發射極跨接有第一續流二極管；第二 IGBT，第二 IGBT的集電極連接到第一連接點，第二 IGBT的發射極連接到第二連接點，第二 IGBT的集電極和發射極跨接有第二續流二極管；第三IGBT，第三IGBT的集電極連接到第二連接點，第三IGBT的發射極連接到第三連接點，第三IGBT的集電極和發射極跨接有第三續流二極管；第四IGBT，第四IGBT的集電極連接到第三連接點，第四IGBT的發射極連接到負的直流母線，第四IGBT的集電極和發射極跨接有第四續流二極管；第一箝位二極管，分別連接第四連接點與第一連接點；第二箝位二極管，分別連接第四連接點與第三連接點，其中第四連接點為中性電位點，第二連接點為交流輸出連接點，第一 IGBT和第四IGBT的開關速度高于第二 IGBT和第三IGBT的開關速度，或者第二 IGBT和第三IGBT的飽和導通壓降低于第一 IGBT和第四IGBT的飽和導通壓降。在第一種可能的實現方式中，第一 IGBT和第四IGBT的關斷損耗小于第二 IGBT和第三IGBT的關斷損耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的開通損耗小于第二 IGBT和第三IGBT的開通損耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的關斷時間小于第二 IGBT和第三IGBT的關斷時間；或者第一 IGBT和第四IGBT的開通時間小于第二 IGBT和第三IGBT的開通時間；或者第二IGBT和第三IGBT的飽和導通壓降低于第一 IGBT和第四IGBT的飽和導通壓降。結合上述任一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，三電平逆變器還包括低通濾波器，連接在第二連接點與負載之間，用于對所述第二連接點輸出的交流信號進行濾波。結合上述任一種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，三電平逆變器還包括控制器，其輸出端連接到所述第一 IGBT的柵極、第二 IGBT的柵極、第三IGBT的柵極和第四IGBT的柵極，用于根據預設的脈寬調制規則控制第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的開通和關斷，以便在第二連接點輸出交流信號。結合上述任一種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，三電平逆變器還包括第一電容器，連接在該正的直流母線與第四連接點之間；第二電容器，連接在該負的直流母線與第四連接點之間。 另一方面，提供了一種供電設備，其特征在于，包括三電平逆變器和直流電壓源，其中該直流電壓源的正極連接到正的直流母線，該直流電壓源的負極連接到負的直流母線，其中該三電平逆變器包括第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT，第一 IGBT的集電極連接到該正的直流母線，第一 IGBT的發射極連接到第一連接點，第一 IGBT的集電極和發射極跨接有第一續流二極管；第二 IGBT，第二 IGBT的集電極連接到第一連接點，第二 IGBT的發射極連接到第二連接點，第二 IGBT的集電極和發射極跨接有第二續流二極管；第三IGBT，第三IGBT的集電極連接到第二連接點，第三IGBT的發射極連接到第三連接點，第三IGBT的集電極和發射極跨接有第三續流二極管；第四IGBT，第四IGBT的集電極連接到第三連接點，第四IGBT的發射極連接到負的直流母線，第四IGBT的集電極和發射極跨接有第四續流二極管；第一箝位二極管，分別連接第四連接點與第一連接點；第二箝位二極管，分別連接第四連接點與第三連接點，其中第四連接點為中性電位點，第二連接點為交流輸出連接點，第一IGBT和第四IGBT的開關速度高于第二 IGBT和第三IGBT的開關速度，或者第二 IGBT和第三IGBT的飽和導通壓降低于第一 IGBT和第四IGBT的飽和導通壓降。在第一種可能的實現方式中，第一 IGBT和第四IGBT的關斷損耗小于第二 IGBT和第三IGBT的關斷損耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的開通損耗小于第二 IGBT和第三IGBT的開通損耗；或者第一 IGBT和第四IGBT的關斷時間小于第二 IGBT和第三IGBT的關斷時間；或者第一 IGBT和第四IGBT的開通時間小于第二 IGBT和第三IGBT的開通時間。結合上述任一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，該三電平逆變器還包括低通濾波器，連接在第二連接點與負載之間，用于對第二連接點輸出的交流信號進行濾波。結合上述任一種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，該三電平逆變器還包括控制器，該控制器的輸出端連接到第一 IGBT的柵極、第二 IGBT的柵極、第三IGBT的柵極和第四IGBT的柵極，用于根據預設的脈寬調制規則控制第一 IGBT、第二 IGBT、第三IGBT和第四IGBT的開通和關斷，以便在第二連接點輸出交流信號。結合上述任一種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，該三電平逆變器還包括第一電容器，連接在該正的直流母線與第四連接點之間；第二電容器，連接在該負的直流母線與第四連接點之間。在本技術方案中，第一 IGBT和第四IGBT采用高速IGBT，由于高速IGBT具有極短的拖尾電流和低關斷損耗的特點，可顯著降低第一 IGBT和第四IGBT的關斷損耗，從而降低了 IGBT的總損耗，提高了逆變器的轉換效率。或者，第二 IGBT和第三IGBT的飽和導通壓降低于第一 IGBT和第四IGBT的飽和導通壓降，可降低第二 IGBT和第三IGBT的導通損耗，從而降低了 IGBT的總損耗，提高了逆變器的轉換效率。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對本專利技術實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本專利技術的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三電平逆變器，其特征在于，包括：第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT，所述第一IGBT的集電極連接到正的直流母線，所述第一IGBT的發射極連接到第一連接點，所述第一IGBT的集電極和發射極跨接有第一續流二極管；第二IGBT，所述第二IGBT的集電極連接到第一連接點，所述第二IGBT的發射極連接到第二連接點，所述第二IGBT的集電極和發射極跨接有第二續流二極管；第三IGBT，所述第三IGBT的集電極連接到第二連接點，所述第三IGBT的發射極連接到第三連接點，所述第三IGBT的集電極和發射極跨接有第三續流二極管；第四IGBT，所述第四IGBT的集電極連接到第三連接點，所述第四IGBT的發射極連接到負的直流母線，所述第四IGBT的集電極和發射極跨接有第四續流二極管；第一箝位二極管，分別連接到第四連接點與所述第一連接點；第二箝位二極管，分別連接所述第四連接點與所述第三連接點，其中所述第四連接點為中性電位點，所述第二連接點為交流輸出連接點，所述第一IGBT和所述第四IGBT的開關速度高于所述第二IGBT和所述第三IGBT的開關速度，或者所述第二IGBT和所述第三IGBT的飽和導通壓降低于所述第一IGBT和所述第四IGBT的飽和導通壓降。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳構宜，崔兆雪，章陶，
申請(專利權)人：華為技術有限公司，
類型：發明
國別省市：