一種單相半橋五電平逆變器及其應(yīng)用電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單相半橋五電平逆變器及其應(yīng) 用電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 中壓大容量場(chǎng)合，多電平逆變器得到廣泛的應(yīng)用，目前常用的五電平逆變器為二 極管箝位型，參見圖1所示的單相半橋五電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，連接于直流電源的正端 與負(fù)端之間，與第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3及第四電容C4的串聯(lián)支路相連。
[0003] 其中，二極管用于為各個(gè)開關(guān)管進(jìn)行電壓箝位。例如，第一二極管DB1用于將開關(guān) 管T1下端的電位箝位于第一電容C1的下端；第二二極管DB2用于將開關(guān)管T5下端的電位 箝位于第一電容C1的下端。其他二極管DB3、DB4、DB5和DB6類似，在此不再贅述。
[0004] 由于箝位二極管的耐壓等級(jí)與其在電路中的鉗位點(diǎn)相關(guān)，因此需要選用不同型號(hào) 的二極管。并且如圖1所示的單相半橋五電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其電流換流路徑較多，其 開關(guān)管（包括Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7及T8)的控制邏輯復(fù)雜。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型提供一種單相半橋五電平逆變器及其應(yīng)用電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中二 極管選型存在限制及開關(guān)管控制邏輯復(fù)雜的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)所述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：
[0007] -種單相半橋五電平逆變器，連接于直流電源的正端與負(fù)端之間，與第一電容、第 二電容第三電容及第四電容的串聯(lián)支路相聯(lián)；所述單相半橋五電平逆變器包括：第一二極 管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、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、第九開關(guān)管及第十開關(guān)管；各個(gè)開 關(guān)管均包括體二極管或者反向并聯(lián)一個(gè)二極管；其中：
[0008] 所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管、所述第三開關(guān)管、所述第四開關(guān)管、所述第五 開關(guān)管、所述第六開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第八開關(guān)管依次串聯(lián)連接于所述直流電 源的正端與負(fù)端之間；
[0009] 所述第九開關(guān)管的第一端與所述第二開關(guān)管及所述第三開關(guān)管的連接點(diǎn)相連；所 述第九開關(guān)管的第二端與所述第十開關(guān)管的第一端相連，連接點(diǎn)為單相半橋五電平逆變器 的輸出端；所述第十開關(guān)管的第二端與所述第六開關(guān)管及所述第七開關(guān)管的連接點(diǎn)相連；
[0010] 所述第一二極管的陽(yáng)極和所述第二二極管的陰極相連，連接點(diǎn)為所述單相半橋五 電平逆變器的第一輸入端，與所述第一電容和所述第二電容的連接點(diǎn)相連；所述第一二極 管的陰極與所述第一開關(guān)管與所述第二開關(guān)管的連接點(diǎn)相連；所述第二二極管的陽(yáng)極與所 述第三開關(guān)管與所述第四開關(guān)管的連接點(diǎn)相連；
[0011] 所述第四開關(guān)管與所述第五開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述單相半橋五電平逆變器的第 二輸入端，與所述第二電容及所述第三電容的連接點(diǎn)相連；
[0012] 所述第三二極管的陽(yáng)極和所述第四二極管的陰極相連，連接點(diǎn)為所述單相半橋五 電平逆變器的第三輸入端，與所述第三電容和所述第四電容的連接點(diǎn)相連；所述第三二極 管的陰極與所述第五開關(guān)管與所述第六開關(guān)管的連接點(diǎn)相連；所述第四二極管的陽(yáng)極與所 述第七開關(guān)管與所述第八開關(guān)管的連接點(diǎn)相連。
[0013] 優(yōu)選的，所述單相半橋五電平逆變器對(duì)應(yīng)的六個(gè)工作模態(tài)分別為：
[0014] 第一模態(tài)：所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管及所述第九開關(guān)管均導(dǎo)通，其余開關(guān) 管均截止；
[0015] 第二模態(tài)：所述第四開關(guān)管的體二極管或者與所述第四開關(guān)管反向并聯(lián)的二極 管、所述第三開關(guān)管的體二極管或者與所述第三開關(guān)管反向并聯(lián)的二極管及所述第九開關(guān) 管均導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；
[0016] 第三模態(tài)：所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管及所述第九開關(guān)管均導(dǎo)通，其余開關(guān) 管均截止；
[0017] 第四模態(tài)：所述第十開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第八開關(guān)管均導(dǎo)通，其余開關(guān) 管均截止；
[0018] 第五模態(tài)：所述第十開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第六開關(guān)管均導(dǎo)通，其余開關(guān) 管均截止；
[0019] 第六模態(tài)：所述第十開關(guān)管、所述第六開關(guān)管的體二極管或者與所述第六開關(guān)管 反向并聯(lián)的二極管、所述第五開關(guān)管的體二極管或者與所述第五開關(guān)管反向并聯(lián)的二極管 均導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止。
[0020] 優(yōu)選的，所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管、所述第三開關(guān)管、所述第四開關(guān)管、所 述第五開關(guān)管、所述第六開關(guān)管、所述第七開關(guān)管及所述第八開關(guān)管的電壓等級(jí)大于四分 之一母線電壓；所述第九開關(guān)管及所述第十開關(guān)管的電壓等級(jí)大于半母線電壓。
[0021] 優(yōu)選的，所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管、所述第三開關(guān)管、所述第四開關(guān)管、所 述第五開關(guān)管、所述第六開關(guān)管、所述第七開關(guān)管、所述第八開關(guān)管、所述第九開關(guān)管及所 述第十開關(guān)管均為：M0S管、絕緣柵雙極型功率管IGBT、集成柵極換流晶閘管IGCT或者電子 注入增強(qiáng)門極晶體管IEGT。
[0022] 優(yōu)選的，還包括：第一電感和第五電容；其中，所述第一電感的一端與所述第九開 關(guān)管和所述第十開關(guān)管的連接點(diǎn)相連，所述第一電感的另一端與所述第五電容的一端相 連，所述第五電容的另一端與所述第二電容和所述第三電容的連接點(diǎn)相連。
[0023] -種單相半橋五電平逆變器的應(yīng)用電路，包括兩個(gè)上述任一所述的單相半橋五電 平逆變器，分別為第一單相半橋五電平逆變器和第二單相半橋五電平逆變器；其中：
[0024] 所述第一單相半橋五電平逆變器和所述第二單相半橋五電平逆變器中的所述第 一開關(guān)管均連接所述直流電源的正端；
[0025] 所述第一單相半橋五電平逆變器和所述第二單相半橋五電平逆變器中的所述第 八開關(guān)管均連接所述直流電源的負(fù)端；
[0026] 所述第一單相半橋五電平逆變器和所述第二單相半橋五電平逆變器的第一輸入 端均與所述第一電容和所述第二電容的連接點(diǎn)相連；
[0027] 所述第一單相半橋五電平逆變器和所述第二單相半橋五電平逆變器的第二輸入 端均與所述第二電容和所述第三電容的連接點(diǎn)相連；
[0028] 所述第一單相半橋五電平逆變器和所述第二單相半橋五電平逆變器的第三輸入 端均與所述第三電容和所述第四電容的連接點(diǎn)相連；
[0029] 所述第一單相半橋五電平逆變器和所述第二單相半橋五電平逆變器的輸出端分 別作為所述單相半橋五電平逆變器的應(yīng)用電路的兩個(gè)交流輸出端。
[0030] 優(yōu)選的，所述第一單相半橋五電平逆變器由第一正弦波進(jìn)行調(diào)制，所述第二單相 半橋五電平逆變器由第二正弦波進(jìn)行調(diào)制；
[0031] 所述第一正弦波和所述第二正弦波的相位相差180度。
[0032] -種單相半橋五電平逆變器的應(yīng)用電路，包括三個(gè)上述任一所述的單相半橋五電 平逆變器，分別為第一單相半橋五電平逆變器、第二單相半橋五電平逆變器和第三單相半 橋五電平逆變器；其中：
[0033] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器和所述第三單 相半橋五電平逆變器的所述第一開關(guān)管均連接所述直流電源的正端；
[0034] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器和所述第三單 相半橋五電平逆變器的所述第八開關(guān)管均連接所述直流電源的負(fù)端；
[0035] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器和所述第三單 相半橋五電平逆變器的第一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；
[0036] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器和所述第三單 相半橋五電平逆變器的第二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；
[0037] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器和所述第三單 相半橋五電平逆變器的第三輸入端均與所述第三電容和所述第四電容的連接點(diǎn)相連；
[0038] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器和所述第三單 相半橋五電平逆變器的輸出端分別作為所述單相半橋五電平逆變器的應(yīng)用電路的三個(gè)交 流輸出端。
[0039] 優(yōu)選的，所述第一單相半橋五電平逆變器由第一正弦波進(jìn)行調(diào)制，所述第二單相 半橋五電平逆變器由第二正弦波進(jìn)行調(diào)制，所述第三單相半橋五電平逆變器由第三正弦波 進(jìn)行調(diào)制；
[0040] 所述第一正弦波、所述第二正弦波和所述第三正弦波的相位依次相差120度。
[0041] -種單相半橋五電平逆變器的應(yīng)用電路，包括四個(gè)上述任一所述的單相半橋五電 平逆變器，分別為第一單相半橋五電平逆變器、第二單相半橋五電平逆變器、第三單相半橋 五電平逆變器和第四單相半橋五電平逆變器；其中：
[0042] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器、所述第三單 相半橋五電平逆變器和所述第四單相半橋五電平逆變器的所述第一開關(guān)管均連接所述直 流電源的正端；
[0043] 所述第一單相半橋五電平逆變器、所述第二單相半橋五電平逆變器、所述第三單 相