專利名稱：一種四電平逆變器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于交流變頻調速、電力無功補償?shù)葓龊系墓β首儞Q器， 屬于工業(yè)電氣傳動控制與交流柔性輸電技術的技術領域。
背景技術：
多電平變換器以其用較低電壓容量的功率器件來實現(xiàn)高電壓等級的功率變換能力的顯著優(yōu)勢，在中高壓功率變換場合得到了廣泛的關注、研究和應用。在電力有源濾波和無功補償?shù)葓龊闲枰刂茻o功功率的流動，在工業(yè)電機調速領域，需要控制功率的雙向流動。二極管箝位多電平變換器在控制雙向功率流方面有優(yōu)勢，因而其應用領域非常廣泛，受到了更多的關注和研究。圖1所示為經典二極管箝位四電平變換器的拓撲結構，圖中箝位二極管D1-D6的耐壓和電容C1-C3的電壓或功率開關T1-T6的耐壓相等。T1-T6為具有內置反向二極管的 IGBT，由于反向二極管非獨立器件，所以，不單獨標注。對于具有4個輸出電平的二極管箝位多電平變換器來講，每相需要6個箝位二極管，而箝位二極管會引起整個功率變換器的體積、重量、成本和封裝難度的增加。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種改進型四電平逆變器，能減少箝位二極管個數(shù)，從而降低整個逆變器的成本和封裝難度。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下一種四電平逆變器，包括直流電源、三個儲能電容器、六個具有內置反向二極管的 IGBT和兩個箝位二極管，電源正極、第一儲能電容器正極、第一 IGBT管的漏極接在一起；第一 IGBT管的源極、第二 IGBT管的漏極和第一二極管的陰極接在一起，所述電源負極、第三儲能電容器負極、第四IGBT管的源極接在一起；所述第二 IGBT管的源極、第三IGBT管的漏極接在一起，為輸出端；所述第三IGBT管的源極、第四IGBT管的漏極和第二二極管的陽極接在一起；所述第一儲能電容器的負極、第二儲能電容器的正極和第五IGBT管的漏極接在一起；所述第二儲能電容器的負極、第三儲能電容器的正極和第六IGBT管的源極接在一起；所述第五IGBT管的源極、第六IGBT管的漏極、第一二極管的陽極、第二二極管的陰極接在一起。本實用新型的四電平逆變器可以應用于交流變頻調速、電力無功補償?shù)葓龊?，和傳統(tǒng)二極管箝位四電平逆變器相比，能顯著減少箝位二極管個數(shù)，并有效降低成本和封裝難度。

圖1是現(xiàn)有技術中一種二極管箝位四電平變換器的拓撲結構。圖2是本實用新型四電平逆變器的電路圖。[0010]圖3是本實用新型用于三相結構的四電平逆變器電路圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本實用新型做進一步詳細說明。如圖2所示，本實用新型的逆變器由直流電源E、儲能電容器C1-C3、具有內置反向二極管的IGBT T1-T6、箝位二極管D1-D2組成。當IGBT管T1-T2導通、而IGBT管T3-T6 關斷時，單相逆變器輸出A點電位為電源電壓E ；當IGBT管T3-T4導通、IGBT管T1-T2和 T5-T6關斷時，單相逆變器輸出A點電位為0 ；當IGBT管T2、T3和Τ5導通，并且IGBT管Tl、 Τ4、Τ6關斷時，單相逆變器輸出A點電位為電源電壓的2/3 ；當IGBT管Τ2、Τ3和Τ6導通， 并且IGBT管Tl、Τ4、Τ5關斷時，單相逆變器輸出A點電位為電源電壓的1/3。即在單相逆變器的輸出A點可以得到0、Ε/3、2Ε/3、E等四個電平。共享直流電源和三個儲能電容，分別設置三個由6個IGBT管和2個箝位二極管組成的輸出端，三個輸出端均按照圖2所示的單相結構的方法連接，即可得到本實用新型的四電平逆變器的三相結構，如圖3所示。
權利要求1.一種四電平逆變器，包括直流電源、三個儲能電容器、六個具有內置反向二極管的 IGBT和兩個箝位二極管，其特征是，所述電源正極、第一儲能電容器(Cl)正極、第一 IGBT管 (Tl)的漏極接在一起；第一 IGBT管(Tl)的源極、第二 IGBT管(T2)的漏極和第一二極管 (Dl)的陰極接在一起；電源負極、第三儲能電容器(C3)負極、第四IGBT管(T4)的源極接在一起；第二 IGBT管(T2)的源極、第三IGBT管(T3)的漏極接在一起，為輸出端；第三IGBT 管(T3)的源極、第四IGBT管(T4)的漏極和第二二極管(D2)的陽極接在一起；第一儲能電容器(Cl)的負極、第二儲能電容器(C2)的正極和第五IGBT管(T5)的漏極接在一起；所述第二儲能電容器(C2)的負極、第三儲能電容器(C3)的正極和第六IGBT管(T6)的源極接在一起；所述第五IGBT管(T5)的源極、第六IGBT管(T6)的漏極、第一二極管(Dl)的陽極、第二二極管(D2)的陰極接在一起。
2.根據權利要求1所述的一種四電平逆變器，其特征在于所述輸出端設置為三相結構。
專利摘要本實用新型公開了一種四電平逆變器，屬于工業(yè)電氣傳動控制與交流柔性輸電技術的技術領域。該逆變器包括直流電源、三個儲能電容器、六個具有內置反向二極管的IGBT和兩個箝位二極管，通過控制不同IGBT管的通與斷的狀態(tài)，在輸出端上可以得到0、E/3、2E/3、E等四個電平，另外還可以進一步將該逆變器擴展為三相結構。本實用新型的四電平逆變器可以應用于交流變頻調速、電力無功補償?shù)葓龊希蛡鹘y(tǒng)二極管箝位四電平逆變器相比，能顯著減少箝位二極管個數(shù)，并有效降低成本和封裝難度。
文檔編號H02M7/483GK201937493SQ20112001058
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者張艷莉, 費萬民, 黃銀銀 申請人:南京師范大學