一種五電平逆變單元及五電平逆變器制造技術

本申請公開的五電平逆變單元包括八個反向并聯(lián)二極管的開關器件和二個與開關器件串聯(lián)的二極管，相對于現(xiàn)有技術，本申請公開的五電平逆變單元在實現(xiàn)單相和多相應用時在保證為電流提供通路的同時，保證整個逆變器的半導體器件較少，體積較小，成本較低，同時損耗較小，效率較高；并且具有五種有功工作模態(tài)和五種無功工作模態(tài)，滿足交流負載或交流電網(wǎng)對無功的需求，相對于現(xiàn)有技術，應用范圍廣；并且由于每個電平都具有相應的有功路徑和無功路徑，保證了在發(fā)送有功或無功時，輸出電流THD很小。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本申請涉及電力電子
，特別涉及一種五電平逆變單元及具有該五電平逆變單元的五電平逆變器。
技術介紹
中壓大容量場合，多電平逆變器得到廣泛的應用，目前的五電平逆變器主要是二極管箝位型。下面對二極管箝位型五電平逆變器予以介紹。參見附圖說明圖1，該圖為現(xiàn)有技術中公開的二極管箝位型的五電平逆變器拓撲圖。圖I所示的是半橋五電平逆變器的拓撲結(jié)構。二極管用于為各個開關器件進行電壓箝位。例如，第一二極管DBl用于將開關器件Tl下端的電位箝位于第一電容Cl的下 端；第二二極管DB2用于將開關器件T5下端的電位箝位于第一電容Cl的下端。其他二極管DB3、DB4、DB5和DB6類似，在此不再贅述。由于箝位二極管需要阻斷多倍電平電壓，通常需要多個相同標稱值的二極管串聯(lián)，這些二極管串聯(lián)起來共同承受圖I中二極管DB2承受的電壓。由于二極管的分散性以及雜散參數(shù)的影響，標稱值相同的二極管所能承受的壓力也有所差別，這樣串聯(lián)起來可能引起有的二極管兩端過電壓。因此，需要均壓電路措施和很大的RC吸收電路，但是這樣將導致系統(tǒng)體積龐大，成本增加，且損耗較多，效率較低。
技術實現(xiàn)思路
本申請所要解決的技術問題是提供一種五電平逆變單元及五電平逆變器，用以解決現(xiàn)有技術中逆變器系統(tǒng)體積龐大，成本增加，且損耗較多，效率較低等技術問題。本申請公開了一種五電平逆變單元，包括第一開關器件、第三開關器件、第四開關器件、第五開關器件、第二開關器件、第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件、第九二極管和第十二極管；每個所述開關器件均反向并聯(lián)一個二極管，分別為第一二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第二二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管；該逆變單元的第一直流輸入端與第三開關器件的第一端相連；第二直流輸入端與第六開關器件的第二端相連；第三直流輸入端與第四開關器件的第一端相連；第四直流輸入端與第七開關器件的第二端相連；第五直流輸入端與第九二極管的陽極和第十二極管的陰極相連；第四開關器件的第二端與第一開關器件的第一端以及第九二極管的陰極相連；第三開關器件的第二端與第五開關器件的第二端相連；第六開關器件的第一端與第八開關器件的第一端相連；第七開關器件的第一端與第二開關器件的第二端以及第十二極管的陽極相連；第一開關器件的第二端、第五開關器件的第一端、第八開關器件的第二端、第二開關器件的第一端相連，且與該逆變單元的交流輸出節(jié)點相連。進一步地，該五電平逆變單元具有十個工作模態(tài)，分別為第一工作模態(tài)第一開關器件和第九二極管導通，電流路徑第五直流輸入端-第九二極管-第一開關器件-該逆變單元的交流輸出節(jié)點；第二工作模態(tài)第三開關器件和第五二極管導通，電流路徑為第一直流輸入端-第三開關器件-第五二極管-交流輸出節(jié)點；第三工作模態(tài)第一開關器件和第四開關器件導通，電流路徑為第三直流輸入端-第四開關器件-第一開關器件-交流輸出節(jié)點；第四工作模態(tài)第二開關器件和第十二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第二開關器件-第十二極管-第五直流輸入端；第五工作模態(tài)第六開關器件和第八二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第八二極管-第六開關器件-第二直流輸入端；第六工作模態(tài)第二開關器件和第七開關器件導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第二開關器件-第七開關器件-第四直流輸入端；第七工作模態(tài)第一二極管和第四二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第一二極管-第四二極管-第三直流輸入端；第八工作模態(tài)第七二極管和第二二極管導通，電流路徑為第四直流輸入端-第七二極管-第二二極管-交流輸出節(jié)點；第九工作模態(tài)第五開關器件和第三二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第五開關器件-第三二極管-第一直流輸入端；第十工作模態(tài)第六二極管和第八開關器件導通，電流路徑為第二直流輸入端-第六二極管-第八開關器件-交流輸出節(jié)點。進一步地，該五電平逆變單元各開關器件的驅(qū)動信號見下表·權利要求1.一種五電平逆變單元，其特征在于，包括第一開關器件、第三開關器件、第四開關器件、第五開關器件、第二開關器件、第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件、第九二極管和第十二極管；每個所述開關器件均反向并聯(lián)一個二極管，分別為第一二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第二二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管； 該逆變單元的第一直流輸入端與第三開關器件的第一端相連； 第二直流輸入端與第六開關器件的第二端相連； 第三直流輸入端與第四開關器件的第一端相連； 第四直流輸入端與第七開關器件的第二端相連； 第五直流輸入端與第九二極管的陽極和第十二極管的陰極相連； 第四開關器件的第二端與第一開關器件的第一端以及第九二極管的陰極相連； 第三開關器件的第二端與第五開關器件的第二端相連； 第六開關器件的第一端與第八開關器件的第一端相連； 第七開關器件的第一端與第二開關器件的第二端以及第十二極管的陽極相連； 第一開關器件的第二端、第五開關器件的第一端、第八開關器件的第二端、第二開關器件的第一端相連，且與該逆變單元的交流輸出節(jié)點相連。2.根據(jù)權利要求I所述的五電平逆變單元，其特征在于，該五電平逆變單元具有十個工作模態(tài)，分別為 第一工作模態(tài)第一開關器件和第九二極管導通，電流路徑第五直流輸入端-第九二極管-第一開關器件-該逆變單元的交流輸出節(jié)點； 第二工作模態(tài)第三開關器件和第五二極管導通，電流路徑為第一直流輸入端-第三開關器件-第五二極管-交流輸出節(jié)點； 第三工作模態(tài)第一開關器件和第四開關器件導通，電流路徑為第三直流輸入端-第四開關器件-第一開關器件-交流輸出節(jié)點； 第四工作模態(tài)第二開關器件和第十二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第二開關器件-第十二極管-第五直流輸入端； 第五工作模態(tài)第六開關器件和第八二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第八二極管-第六開關器件-第二直流輸入端； 第六工作模態(tài)第二開關器件和第七開關器件導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第二開關器件-第七開關器件-第四直流輸入端； 第七工作模態(tài)第一二極管和第四二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第一二極管-第四二極管-第三直流輸入端； 第八工作模態(tài)第七二極管和第二二極管導通，電流路徑為第四直流輸入端-第七二極管-第二二極管-交流輸出節(jié)點； 第九工作模態(tài)第五開關器件和第三二極管導通，電流路徑為交流輸出節(jié)點-第五開關器件-第三二極管-第一直流輸入端； 第十工作模態(tài)第六二極管和第八開關器件導通，電流路徑為第二直流輸入端-第六二極管-第八開關器件-交流輸出節(jié)點。3.根據(jù)權利要求I所述的五電平逆變單元，其特征在于， 該五電平逆變單元各開關器件的驅(qū)動信號見下表4.一種五電平逆變器，其特征在于，包括一個如權I至權3中任一項所述的逆變單元，其中 第一直流正電平端與第一直流輸入端相連，第二直流正電平端與第三直流輸入端相連，直流零電平端與第五直流輸入端相連，第一直流負電平端與第二直流輸入端相連，第二直流負電平端與第四直流輸入端相連； 第一直流正電平端通過依次串聯(lián)的第一直流電容和第二直流電容與第一直流負電平端相連； 第二直流正電平端通過依次串聯(lián)的第三直流電容和第四直流電容與第二直流負電平端相連； 第一直流電容和第二直流電容的容值相同，第三直流電容和第四直流電容的容值相同； 第一直流本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種五電平逆變單元，其特征在于，包括第一開關器件、第三開關器件、第四開關器件、第五開關器件、第二開關器件、第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件、第九二極管和第十二極管；每個所述開關器件均反向并聯(lián)一個二極管，分別為第一二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第二二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管；該逆變單元的第一直流輸入端與第三開關器件的第一端相連；第二直流輸入端與第六開關器件的第二端相連；第三直流輸入端與第四開關器件的第一端相連；第四直流輸入端與第七開關器件的第二端相連；第五直流輸入端與第九二極管的陽極和第十二極管的陰極相連；第四開關器件的第二端與第一開關器件的第一端以及第九二極管的陰極相連；第三開關器件的第二端與第五開關器件的第二端相連；第六開關器件的第一端與第八開關器件的第一端相連；第七開關器件的第一端與第二開關器件的第二端以及第十二極管的陽極相連；第一開關器件的第二端、第五開關器件的第一端、第八開關器件的第二端、第二開關器件的第一端相連，且與該逆變單元的交流輸出節(jié)點相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：倪華，代尚方，李曉迅，汪洪亮，
申請(專利權)人：陽光電源股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：