專利名稱：并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多電平功率逆變技術(shù)，尤其涉及一種多電平功率變換逆變器的并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器。
背景技術(shù)：
多電平功率變換技術(shù)及其思想是近年來在高壓大功率應(yīng)用研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。由于中等電壓，高功率的需要，級(jí)聯(lián)型逆變器廣泛應(yīng)用于高電壓的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、大功率電源、大功率無功補(bǔ)償和有源電力濾波等方面。傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)逆變器拓?fù)涫且詡鹘y(tǒng)全橋單元(H橋單元)為基本模塊，然后通過這些模塊的級(jí)聯(lián)來合成輸出電壓，級(jí)聯(lián)的模塊越多，合成的電壓就越高。但是，隨著系統(tǒng)容量的不斷增大，需要更高的電壓和更大電流，而傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)逆變 器由于受到功率開關(guān)管通流能力的限制，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)需求。通過級(jí)聯(lián)更多的模塊可以實(shí)現(xiàn)更高的電壓，但是由于受到功率器件通流能力的限制，實(shí)現(xiàn)更大電流就會(huì)遇到很大困難；如果采用更高容量的功率開關(guān)管，則功率開關(guān)管的成本太高，系統(tǒng)成本增加，維護(hù)困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，它以雙H橋單元為基本模塊，通過級(jí)聯(lián)更多模塊實(shí)現(xiàn)更高電壓，通過并聯(lián)實(shí)現(xiàn)更大電流。與傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型逆變器相比，在獲得相同電壓的條件下，它的通流能力可以增加一倍，相應(yīng)的功率容量就會(huì)增加一倍，但功率開關(guān)管承受的電壓和通過的電流都不發(fā)生變化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，它以N個(gè)基本模塊和四個(gè)濾波電感級(jí)聯(lián)構(gòu)成的多電平逆變器；所述基本模塊為雙H橋單元，所述H橋單元由兩個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂有兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)組成，兩個(gè)開關(guān)管之間的連接點(diǎn)為橋臂的中點(diǎn)，該每個(gè)中點(diǎn)與一個(gè)輸出端連接；所述這四個(gè)橋臂并聯(lián)連接于電源或電容的兩端；所述由N個(gè)基本模塊和四個(gè)濾波電感組成單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，N為大于I的整數(shù)，初級(jí)與末級(jí)基本模塊的輸出端分別與一個(gè)相應(yīng)的濾波電感連接；基本模塊之間的連接方式不同，實(shí)現(xiàn)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的第一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所述第一個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)相連接，所述第一個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)相連接，依次類推，第N-I個(gè)基本模塊的第二橋臂和第四橋臂的中點(diǎn)分別與第N個(gè)基本模塊的第一橋臂和第三橋臂的中點(diǎn)相連接；第一個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)連接電感A的一端，第一個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)連接電感C的一端，電感A的另一端與電感C的另一端相連接，最后一個(gè)基本模塊即第N個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)連接電感B的一端，第N個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)連接電感D的一端，電感B的另一端與電感D的另一端相連接。電感A與電感C的連接點(diǎn)，電感B與電感D的連接點(diǎn)作為單相輸出端，可以接負(fù)載。所述單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的第二種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所述第一個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)相連接，所述第一個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)相連接，依次類推，第N-I個(gè)基本模塊的第一橋臂和第三橋臂的中點(diǎn)分別與第N個(gè)基本模塊的第二橋臂和第四橋臂的中點(diǎn)相連接；第一個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)連接電感B的一端，第一個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)連接電感D的一端，電感B的另一端與電感D的另一端相連接，最后一個(gè)基本模塊即第N個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)連接電感A的一端，第N個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)連接電感C的一端，電感A的另一端與電感C的另一端相連接，電感B與電感D的連接點(diǎn)，電感A與電感C的連接點(diǎn)作為單相輸出端，可以接負(fù)載。所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器組成了三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí) 聯(lián)逆變器的電感B和電感D的連接點(diǎn)連接在一起，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型連接，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感A和C的連接點(diǎn)作為逆變器的三個(gè)輸出端，連接三相負(fù)載。所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器組成了三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感A和電感C的連接點(diǎn)連接在一起，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型連接，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感B和D的連接點(diǎn)作為逆變器的三個(gè)輸出端，連接三相負(fù)載。所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器首尾相連，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的三角型連接。所述三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型和三角型連接也分別有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述所有開關(guān)管為具有體內(nèi)反并聯(lián)二極管的開關(guān)管或者由體內(nèi)無二極管的開關(guān)管與二極管組合而成。本發(fā)明的有益效果一種并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器以雙H橋單元為基本模塊，通過級(jí)聯(lián)更多模塊實(shí)現(xiàn)更高電壓，通過并聯(lián)實(shí)現(xiàn)更大電流。與傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型逆變器相比，在獲得相同電壓的條件下，它的通流能力可以增加一倍，相應(yīng)的功率容量就會(huì)增加一倍，但功率開關(guān)管承受的電壓和通過的電流都不發(fā)生變化。
圖I為雙H橋單元組成的基本模塊；圖2為單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖3為單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的另一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖4為三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的一種星型連接；圖5為三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的另一種星型連接；圖6為三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的一種角型連接；圖7為三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的另一種角型連接。其中，I.橋臂，21.第一個(gè)基本模塊，22.第二個(gè)基本模塊，2N.第N個(gè)基本模塊，
3.電感,4.負(fù)載,5.三相負(fù)載,6.開關(guān)管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括兩個(gè)H橋單元即四個(gè)橋臂和一個(gè)直流電壓源。這四個(gè)橋臂依次為橋臂1A、橋臂1B、橋臂1C、橋臂ID ;每個(gè)橋臂I有兩個(gè)開關(guān)管6串聯(lián)組成，所述橋臂IA的中點(diǎn)即兩個(gè)開關(guān)管6連接點(diǎn)為輸出端A，所述橋臂IB的中點(diǎn)即兩個(gè)開關(guān)管6的連接點(diǎn)為輸出端B，所述橋臂IC的中點(diǎn)即兩個(gè)開關(guān)管6的連接點(diǎn)為輸出端C，所述橋臂ID的中點(diǎn)即兩個(gè)開關(guān)管6的連接點(diǎn)為輸出端D。橋臂1A、橋臂1B、橋臂1C、橋臂ID并聯(lián)連接在同一個(gè)直流電壓源兩端。所述開關(guān)管為具有體內(nèi)反并聯(lián)二極管的開關(guān)管或者由體內(nèi)無二極管的開關(guān)管與二極管組合而成。、
如圖2所示，本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括N(N > I)個(gè)基本模塊和四個(gè)濾波電感A、B、C、D。第一個(gè)基本模塊的輸出端B連接第二個(gè)基本模塊的輸出端A，第一個(gè)基本模塊的輸出端D連接第二個(gè)基本模塊的輸出端C，...，以此類推，第N-I個(gè)基本模塊的輸出端B連接第N個(gè)基本模塊的輸出端A，第N-I個(gè)基本模塊的輸出端D連接第N個(gè)基本模塊的輸出端C。第一個(gè)基本模塊的輸出端A連接電感3A的一端，第一個(gè)基本模塊的輸出端C連接電感3C的一端，電感3A的另一端與電感3C的另一端相連接。最后一個(gè)基本模塊即第N個(gè)基本模塊的輸出端B連接電感3B的一端，第N個(gè)基本模塊的的輸出端D連接電感3D的一端，電感3B的另一端與電感3D的另一端相連接。電感3A與電感3C的連接點(diǎn)，電感3B與電感3D的連接點(diǎn)作為單相輸出端，可以接負(fù)載4。如圖3所示，本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也包括N(N > I)個(gè)基本模塊和四個(gè)濾波電感A、B、C、D。第一個(gè)基本模塊的輸出端A連接第二個(gè)基本模塊的輸出端B，第一個(gè)基本模塊的輸出端C連接第二個(gè)基本模塊的輸出端D，...，以此類推，第N-I個(gè)基本模塊的輸出端A連接第N個(gè)基本模塊的輸出端B，第N-I個(gè)基本模塊的輸出端C連接第N個(gè)基本模塊的輸出端D。第一個(gè)基本模塊的輸出端B連接電感3B的一端，第一個(gè)基本模塊的輸出端D連接電感3D的一端，電感3B的另一端與電感3D的另一端相連接。最后一個(gè)基本模塊即第N個(gè)基本模塊的輸出端A連接電感3A的一端，第N個(gè)基本模塊的的輸出端C連接電感3C的一端，電感3A的另一端與電感3C的另一端相連接。電感3B與電感3D的連接點(diǎn)，電感3A與電感3C的連接點(diǎn)作為單相輸出端，可以接負(fù)載4。根據(jù)上述連接關(guān)系，就組成了單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的所有開關(guān)管6為具有體內(nèi)反并聯(lián)二極管的開關(guān)管或者由體內(nèi)無二極管的開關(guān)管與二極管組合而成。三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器可以構(gòu)成一個(gè)三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器。在圖4中，把三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感3B和電感3D的連接點(diǎn)連接在一起,構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型連接，三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感3A和3C的連接點(diǎn)作為逆變器的三個(gè)輸出端，連接三相負(fù)載5。在圖5中，把三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感3A和電感3C的連接點(diǎn)連接在一起，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型連接，三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感3B和3D的連接點(diǎn)作為逆變器的三個(gè)輸出端，連接三相負(fù)載5。在圖6、7中，三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器首尾相連，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的三角型連接。
所述三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的所有開關(guān)管6為具有體內(nèi)反并聯(lián)二極管的開關(guān)管或者由體內(nèi)無二極管的開關(guān)管與二極管組合而成。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，它以N個(gè)基本模塊和四個(gè)濾波電感級(jí)聯(lián)構(gòu)成的多電平逆變器；所述基本模塊為雙H橋單元，所述H橋單元由兩個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂有兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)組成，兩個(gè)開關(guān)管之間的連接點(diǎn)為橋臂的中點(diǎn)，該每個(gè)中點(diǎn)與一個(gè)輸出端連接；所述這四個(gè)橋臂并聯(lián)連接于電源或電容的兩端；所述由N個(gè)基本模塊和四個(gè)濾波電感組成單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，N為大于I的整數(shù)，初級(jí)與末級(jí)基本模塊的輸出端分別與一個(gè)相應(yīng)的濾波電感連接；基本模塊之間的連接方式不同，實(shí)現(xiàn)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，所述單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的第一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所述第一個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)相連接，所述第一個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)相連接，依次類推，第N-I個(gè)基本模塊的第二橋臂和第四橋臂的中點(diǎn)分別與第N個(gè)基本模塊的第一橋臂和第三橋臂的中點(diǎn)相連接； 第一個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)連接電感A的一端，第一個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)連接電感C的一端，電感A的另一端與電感C的另一端相連接，最后一個(gè)基本模塊即第N個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)連接電感B的一端，第N個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)連接電感D的一端，電感B的另一端與電感D的另一端相連接。電感A與電感C的連接點(diǎn)，電感B與電感D的連接點(diǎn)作為單相輸出端，可以接負(fù)載。
3.如權(quán)利要求I所述并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，所述單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的第二種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所述第一個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)相連接，所述第一個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)與第二個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)相連接，依次類推，第N-I個(gè)基本模塊的第一橋臂和第三橋臂的中點(diǎn)分別與第N個(gè)基本模塊的第二橋臂和第四橋臂的中點(diǎn)相連接； 第一個(gè)基本模塊的第二橋臂的中點(diǎn)連接電感B的一端，第一個(gè)基本模塊的第四橋臂的中點(diǎn)連接電感D的一端，電感B的另一端與電感D的另一端相連接，最后一個(gè)基本模塊即第N個(gè)基本模塊的第一橋臂的中點(diǎn)連接電感A的一端，第N個(gè)基本模塊的第三橋臂的中點(diǎn)連接電感C的一端，電感A的另一端與電感C的另一端相連接，電感B與電感D的連接點(diǎn)，電感A與電感C的連接點(diǎn)作為單相輸出端，可以接負(fù)載。
4.如權(quán)利要求2所述并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器組成了三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感B和電感D的連接點(diǎn)連接在一起，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型連接，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感A和C的連接點(diǎn)作為逆變器的三個(gè)輸出端，連接三相負(fù)載。
5.如權(quán)利要求3所述并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器組成了三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感A和電感C的連接點(diǎn)連接在一起，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型連接，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的電感B和D的連接點(diǎn)作為逆變器的三個(gè)輸出端，連接三相負(fù)載。
6.如權(quán)利要求2或3所述并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，所述三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器首尾相連，構(gòu)成三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的三角型連接。
7.如權(quán)利要求4或5所述并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，所述三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器的星型和三角型連接也分別有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求I所述并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，其特征是，所述所有開關(guān)管為具有體內(nèi)反并聯(lián)二極管的開關(guān)管或者由體內(nèi)無二極管的開關(guān)管與二極管組合 而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，它以N個(gè)基本模塊和四個(gè)濾波電感級(jí)聯(lián)構(gòu)成的多電平逆變器，N為大于1的整數(shù)，所述基本模塊為雙H橋單元，所述每個(gè)H橋單元由兩個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂有兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)組成，兩個(gè)開關(guān)管之間的連接點(diǎn)為橋臂的中點(diǎn)，該每個(gè)中點(diǎn)與一個(gè)輸出端連接，所述這兩個(gè)橋臂并聯(lián)連接于電源或電容的兩端，所述N個(gè)基本模塊和四個(gè)電感組成了單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器，初級(jí)與末級(jí)基本模塊的輸出端分別與一個(gè)相應(yīng)的濾波電感連接；三個(gè)單相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器組成了三相并聯(lián)級(jí)聯(lián)逆變器。在輸出與傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)型逆變器相同電平數(shù)量的情況下，它的通流能力增加一倍，相應(yīng)的功率容量也增加一倍；但是每個(gè)開關(guān)管承受的電壓和通過的電流沒有發(fā)生變化。
文檔編號(hào)H02M7/521GK102664547SQ201210135109
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者牛得存, 高峰 申請(qǐng)人:山東大學(xué)