專利名稱：一種三相五電平逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三相五電平逆變器。
背景技術(shù)：
在大功率光伏電站中，普遍采用三相半橋型逆變器輸出270V或315V電壓，再通過外置的中壓變壓器升壓接入中壓電網(wǎng)。逆變器輸出電壓越高，通過中壓變壓器升壓過程中的線路傳輸損耗越小。故輸出電壓升高是大功率光伏電站型逆變器發(fā)展的主流趨勢之一?，F(xiàn)有技術(shù)一般采用疊加型boost升壓電路提高逆變器直流側(cè)的電壓，從而達(dá)到提高交流輸出電壓的目的。但由于boost升壓電路的升壓范圍較寬，導(dǎo)致上述升壓方法的升壓效率低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種三相五電平逆變器，以解決現(xiàn)有大功率光伏電站普遍采用的逆變器對輸出電壓的升壓效率低的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種三相五電平逆變器，包括直流單元和三相逆變單元；其中，所述直流單元用于為所述三相逆變單元提供五電平直流電壓；所述直流單元的第一輸入端接于直流電源的正極，所述直流單元的第二輸入端接于所述直流電源的負(fù)極；所述直流單元包括3個輸出端，分別為2電平輸出端、I電平輸出端和0電平輸出端；所述三相逆變單元包括3個單相五電平全橋逆變單元；每個單相五電平全橋逆變單元包括與所述2電平輸出端連接的2電平輸入端、與所述I電平輸出端連接的I電平輸入端、與所述0電平輸出端連接的0電平輸入端，以及輸出交流電壓的第一輸出端和第二輸出端。優(yōu)選地，所述直流單元包括第一電容和第二電容；所述第一電容的第二端和第二電容的第一端連接，并共同接于所述I電平輸出端;所述第一電容的第一端分別與所述第一輸入端和2電平輸出端連接；所述第二電容的第二端分別與所述第二輸入端和0電平輸出端連接。優(yōu)選地，所述單相五電平全橋逆變單元為第一全橋逆變單元，或第二全橋逆變單元，或第三全橋逆變單元，或第四全橋逆變單元，或第五全橋逆變單元，或第六全橋逆變單元，或第七全橋逆變單元，或第八全橋逆變單元；所述第一全橋逆變單元包括開關(guān)管T11、開關(guān)管T12、開關(guān)管T13、開關(guān)管T14、開關(guān)管T15和開關(guān)管T16，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管Tll的第二端與所述開關(guān)管T12的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T13的第二端與所述開關(guān)管T14的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T12的第二端與所述開關(guān)管T14的第二端連接，并共同接于所述0電平輸入端；所述開關(guān)管Tll的第一端與所述開關(guān)管T13的第一端連接，并共同接于所述開關(guān)管T15的第一端和所述開關(guān)管T16的第二端；所述開關(guān)管T15的第二端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T16的第一端接于所述2電平輸入端；所述第二全橋逆變單元包括開關(guān)管T21、開關(guān)管T22、開關(guān)管T23、開關(guān)管T24、開關(guān)管T25和開關(guān)管T26，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T21的第二端與所述開關(guān)管T22的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T23的第二端與所述開關(guān)管T24的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T21的第一端與所述開關(guān)管T23的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T22的第二端與所述開關(guān)管T24的第二端連接，并共同接于所述開關(guān)管T25的第二端和所述開關(guān)管T26的第一端；所述開關(guān)管T25的第一端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T26的第二端接于所述0電平輸入端；所述第三全橋逆變單元包括開關(guān)管T31、開關(guān)管T32、開關(guān)管T33、開關(guān)管T34、開關(guān)管T35和開關(guān)管T36，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T31的第二端與所述開關(guān)管T32的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端和所述開關(guān)管T35的第一端；所述開關(guān)管T33的第二端與所述開關(guān)管T34的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T31的第一端與所述開關(guān)管T33的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T32的第二端與所述開關(guān)管T34的第二端連接，并共同接于所述0電平輸入端；所述開關(guān)管T35的第二端與所述開關(guān)管T36的第二端連接，所述開關(guān)管T36的第一端與所述I電平輸入端連接；所述第四全橋逆變單元包括開關(guān)管T41、開關(guān)管T42、開關(guān)管T43、開關(guān)管T44、開關(guān)管T45和開關(guān)管T46，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T41的第二端與所述開關(guān)管T42的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T43的第二端與所述開關(guān)管T44的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T41的第一端分別與所述開關(guān)管T45的第二端與所述開關(guān)管T46的第一端連接；所述開關(guān)管T45的第一端與所述開關(guān)管T43的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T46的第二端與所述I電平輸入端連接；所述開關(guān)管T42的第二端與所述開關(guān)管T44的第二端連接，并共同接于所述0電平輸入端； 所述第五全橋逆變單元包括開關(guān)管T51、開關(guān)管T52、開關(guān)管T53、開關(guān)管T54、開關(guān)管T55和開關(guān)管T56，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T51的第二端與所述開關(guān)管T52的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T53的第二端與所述開關(guān)管T54的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T52的第二端分別與所述開關(guān)管T55的第一端和所述開關(guān)管T56的第二端連接；所述開關(guān)管T55的第二端與所述開關(guān)管T54的第二端連接，并共同接于所述0電平輸入端；所述開關(guān)管T56的第一端與所述I電平輸入端連接；所述開關(guān)管T51的第一端與所述開關(guān)管T53的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述第六全橋逆變單元包括二極管D61、二極管D62、開關(guān)管T61、開關(guān)管T62、開關(guān)管T63、開關(guān)管T64、開關(guān)管T65和開關(guān)管T66，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T61的第二端與所述開關(guān)管T62的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T63的第二端與所述開關(guān)管T64的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T61的第一端分別與所述開關(guān)管T65的第二端和所述二極管D61的陰極連接；所述開關(guān)管T65的第一端與所述開關(guān)管T63的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T62的第二端分別與所述開關(guān)管T66的第一端和所述二極管D62的陽極連接；所述開關(guān)管T66的第二端與所述開關(guān)管T64的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述二極管D61的陽極與所述二極管D62的陰極連接，并共同接于所述I電平輸入端;所述第七全橋逆變單元包括二極管D71、二極管D72、二極管D73、二極管D74、開關(guān)管171、開關(guān)管172、開關(guān)管173、開關(guān)管T74和開關(guān)管175，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極
管;其中，所述開關(guān)管171的第二端與所述開關(guān)管172的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T73的第二端與所述開關(guān)管T74的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T71的第一端與所述開關(guān)管T73的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T72的第二端與所述開關(guān)管T74的第二端連接，并共同接于所述0電平輸入端；所述二極管D71的陰極與所述二極管D73的陰極連接，并共同接于所述開關(guān)管T75的第一端；所述二極管D72的陽極與所述二極管D74的陽極連接，并共同接于所述開關(guān)管175的第二端；所述二極管D73的陽極與所述二極管D74的陰極連接，并共同接于所述開關(guān)管T72的第一端；所述二極管D71的陽極與所述二極管D72的陰極連接，并共同接于所述I電平輸入端；所述第八全橋逆變單元包括二極管D81、二極管D82、第一電感、第二電感、開關(guān)管T81、開關(guān)管T82、開關(guān)管T83、開關(guān)管T84、開關(guān)管T85和開關(guān)管T86，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述第一電感的第二端與所述第二電感的第二端通過電容連接；所述開關(guān)管T81的第二端與所述開關(guān)管T82的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T83的第二端與所述開關(guān)管T84的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T81的第一端與所述開關(guān)管T83的第一端連接，并共同接于所述第一電感的第二端；所述第一電感的第一端分別與所述開關(guān)管T85的第二端和所述二極管D81的陰極連接；所述開關(guān)管T85的第一端與所述2電平輸入端連接；所述二極管D81的陽極與所述二極管D82的陰極連接，并共同接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T82的第二端與所述開關(guān)管T84的第二端連接，并共同接于所述第二電感的第二端；所述第二電感的第一端分別與所述二極管D82的陽極和所述開關(guān)管T86的第一端連接；所述開關(guān)管T86的第二端與所述0電平輸入端連接。優(yōu)選地，所述直流單元包括升壓單元和第二電容，所述升壓單元包括第一電容和與所述第一電容并聯(lián)的boost升壓電路；所述第一電容的第二端和第二電容的第一端連接，并共同接于所述I電平輸出端和第一輸入端；所述第一電容的第一端接于所述2電平輸出端；所述第二電容的第二端分別與所述第二輸入端和0電平輸出端連接。優(yōu)選地，所述單相五電平全橋逆變單元包括開關(guān)管TH、開關(guān)管T12、開關(guān)管T13、開關(guān)管T14、開關(guān)管T15和開關(guān)管T16，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管Tll的第二端與所述開關(guān)管T12的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T13的第二端與所述開關(guān)管T14的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T12的第二端與所述開關(guān)管T14的第二端連接，并共同接于所述0電平輸入端；所述開關(guān)管Tll的第一端與第三開關(guān)管T13的第一端連接，并共同接于所述開關(guān)管T15的第一端和所述開關(guān)管T16的第二端；所述開關(guān)管T15的第二端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T16的第一端接于所述2電平輸入端。優(yōu)選地，所述直流單元包括第一電容和升壓單元，所述升壓單元包括第二電容和與所述第二電容并聯(lián)的boost升壓電路；所述第一電容的第二端和第二電容的第一端連接，并共同接于所述I電平輸出端和第二輸入端；所述第一電容的第一端分別與所述第一輸入端和所述2電平輸出端連接；所述第二電容的第二端與所述0電平輸出端連接。優(yōu)選地，所述單相五電平全橋逆變單元包括開關(guān)管T21、開關(guān)管T22、開關(guān)管T23、開關(guān)管T24、開關(guān)管T25和開關(guān)管T26，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T21的第二端與所述開關(guān)管T22的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T23的第二端與所述開關(guān)管T24的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T21的第一端與所述開關(guān)管T23的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T22的第二端與所述開關(guān)管T24的第二端連接，并共同接于所述開關(guān)管T25的第二端和所述開關(guān)管T26的第一端；所述開關(guān)管T25的第一端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T26的第二端接于所述0電平輸入端。優(yōu)選地，所述升壓單元有3個。優(yōu)選地，所述逆變器還包括濾波單元；所述濾波單元與所述單相五電平全橋逆變單兀的第一輸出端和第二輸出端連接。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明將單相五電平全橋逆變單元，應(yīng)用于三相五電平逆變器中時，在直流電源電壓一定、不使用任何升壓電路的情況下，相對于現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的半橋逆變單元，不僅使輸出電壓相應(yīng)提高一倍，且不存在升壓范圍寬的問題，提高了升壓效率，減小了中壓變壓器升壓過程中的線路傳輸損耗，適用于輸出電壓較高的大功率光伏電站型并網(wǎng)應(yīng)用場合。因此，本發(fā)明實施例解決了現(xiàn)有技術(shù)升壓效率低的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例一提供的三相五電平逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例二提供的三相五電平逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的第一逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的第二逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的第三逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的第四逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例提供的第五逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例提供的第六逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例提供的第七逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖10為本發(fā)明實施例提供的第八逆變單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1la為本發(fā)明實施例提供的逆變單元處于第一模態(tài)時的導(dǎo)通示意圖；圖1lb為本發(fā)明實施例提供的逆變單元處于第二模態(tài)時的導(dǎo)通示意圖；圖1lc為本發(fā)明實施例提供的逆變單元處于第三模態(tài)時的導(dǎo)通示意圖；圖1ld為本發(fā)明實施例提供的逆變單元處于第四模態(tài)時的導(dǎo)通示意圖；圖lie為本發(fā)明實施例提供的逆變單元處于第五模態(tài)時的導(dǎo)通示意圖；圖1lf為本發(fā)明實施例提供的逆變單元處于第六模態(tài)時的導(dǎo)通示意圖；圖12為本發(fā)明實施例提供的三相五電平逆變器的控制時序圖；圖13為本發(fā)明實施例三提供的三相五電平逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為本發(fā)明實施例三提供的三相五電平逆變器的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明實施例四提供的三相五電平逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為本發(fā)明實施例四提供的三相五電平逆變器的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本發(fā)明實施例提供的逆變器在直流電壓未達(dá)到最低逆變電壓情況下的控制時序圖；圖18為本發(fā)明實施例提供的逆變器在直流電壓達(dá)到最低逆變電壓情況下下的控制時序圖；圖19a為本發(fā)明實施例三提供的逆變單元輸出電壓為+V2時的導(dǎo)通示意圖；圖19b為本發(fā)明實施例三提供的逆變單元輸出電壓為+V1時的導(dǎo)通示意圖；圖19c為本發(fā)明實施例三提供的逆變單元輸出電壓為0時的導(dǎo)通示意圖；圖19d為本發(fā)明實施例三提供的逆變單元輸出電壓為-V1時的導(dǎo)通示意圖；圖19e為本發(fā)明實施例三提供的逆變單元輸出電壓為-V2時的導(dǎo)通示意圖；圖20a為本發(fā)明實施例四提供的逆變單元輸出電壓為+V2時的導(dǎo)通示意圖；圖20b為本發(fā)明實施例四提供的逆變單元輸出電壓為+V1時的導(dǎo)通示意圖；圖20c為本發(fā)明實施例四提供的逆變單元輸出電壓為0時的導(dǎo)通示意圖；圖20d為本發(fā)明實施例四提供的逆變單元輸出電壓為-V1時的導(dǎo)通示意圖；圖20e為本發(fā)明實施例四提供的逆變單元輸出電壓為-V2時的導(dǎo)通示意圖；圖21為本發(fā)明實施例提供的三相五電平逆變器的又一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種三相五電平逆變器，以解決現(xiàn)有逆變器輸出電壓升壓方式升壓效率低的問題。參照圖1，本發(fā)明實施例一提供的三相五電平逆變器，包括直流單元100和三相逆變單元200。直流單元100用于為三相逆變單元200提供五電平(±2、±1和0)直流電壓，包括2個輸入端和3個輸出端。其中，第一輸入端SI接于直流電源的正極PV+,第二輸入端S2接于直流電源的負(fù)極PV-;3個輸出端分別為2電平輸出端Q2、I電平輸出端Ql和O電
平輸出端Q0。三相逆變單元200用于將直流單元100提供的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，其由3個結(jié)構(gòu)相同的單相五電平全橋逆變單元組成A相全橋逆變單元201、B相全橋逆變單元202和C相全橋逆變單元203。每個單相五電平全橋逆變單元均包括與2電平輸出端Q2連接的2電平輸入端R2、與I電平輸出端Ql連接的I電平輸入端R1、與0電平輸出端QO連接的0電平輸入端R0，以及輸出交流電壓的第一輸出端Xl和第二輸出端X2。在逆變器工作過程中，電流在單相五電平全橋逆變單元的輸入端與輸出端之間具有雙向流通路徑。從上述結(jié)構(gòu)組成可以看出，本發(fā)明實施例將單相五電平全橋逆變單元，應(yīng)用于三相五電平逆變器中，在直流電源電壓一定、直流單元不使用任何升壓電路的情況下，相對于現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的半橋逆變單元，不僅使輸出電壓相應(yīng)提高一倍，且不存在升壓范圍寬的問題，提高了升壓效率，減小了中壓變壓器升壓過程中的線路傳輸損耗，適用于輸出電壓較高的大功率光伏電站型并網(wǎng)應(yīng)用場合。因此，本發(fā)明實施例解決了現(xiàn)有技術(shù)升壓效率低的問題。參照圖2，本發(fā)明實施例二提供的三相五電平逆變器，包括直流單元100和三相逆變單元200。直流單元100有2個輸入端和3個輸出端第一輸入端SI接于直流電源的正極PV+，第二輸入端S2接于直流電源的負(fù)極PV-;3個輸出端分別為2電平輸出端Q2、I電平輸出端Ql和0電平輸出端Q0。具體的，直流單元100由串聯(lián)連接的第一電容Cl和第二電容C2組成。其中，第一電容Cl的第二端和第二電容C2的第一端連接，并共同接于上述的I電平輸出端Ql ;第一電容Cl的第一端分別與上述第一輸入端SI和2電平輸出端Q2連接；第二電容C2的第二端分別與上述第二輸入端S2和0電平輸出端QO連接。三相逆變單元200由3個結(jié)構(gòu)相同的單相五電平全橋逆變單元組成A相全橋逆變單元201、B相全橋逆變單元202和C相全橋逆變單元203。每個單相五電平全橋逆變單元均包括與2電平輸出端Q2連接的2電平輸入端R2、與I電平輸出端Ql連接的I電平輸入端R1、與0電平輸出端QO連接的0電平輸入端R0，以及輸出交流電壓的第一輸出端Xl和第二輸出端X2。A相全橋逆變單元201、B相全橋逆變單元202和C相全橋逆變單元203的具體結(jié)構(gòu)可以有多種，圖3 10分別示出了其中的8種，為便于敘述，依次命名為第一全橋逆變單元、第二全橋逆變單元、第三全橋逆變單元、第四全橋逆變單元、第五全橋逆變單元、第六全橋逆變單元、第七全橋逆變單元和第八全橋逆變單元。如圖3所示，第一全橋逆變單元包括開關(guān)管TH、開關(guān)管T12、開關(guān)管T13、開關(guān)管T14、開關(guān)管T15和開關(guān)管T16，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，開關(guān)管T11的第二端與開關(guān)管T12的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T13的第二端與開關(guān)管T14的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T12的第二端與開關(guān)管T14的第二端連接，并共同接于0電平輸入端RO ;開關(guān)管Tll的第一端與開關(guān)管T13的第一端連接，并共同接于開關(guān)管T15的第一端和開關(guān)管T16的第二端；開關(guān)管T15的第二端接于I電平輸入端Rl ;開關(guān)管T16的第一端接于2電平輸入端R2。如圖4所示，第二全橋逆變單元包括開關(guān)管T21、開關(guān)管T22、開關(guān)管T23、開關(guān)管T24、開關(guān)管T25和開關(guān)管T26，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，開關(guān)管T21的第二端與開關(guān)管T22的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T23的第二端與開關(guān)管T24的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T21的第一端與開關(guān)管T23的第一端連接，并共同接于2電平輸入端R2 ;開關(guān)管T22的第二端與開關(guān)管T24的第二端連接，并共同接于開關(guān)管T25的第二端和開關(guān)管T26的第一端；開關(guān)管T25的第一端接于I電平輸入端Rl ;開關(guān)管T26的第二端接于0電平輸入端RO。如圖5所示，第三全橋逆變單元包括開關(guān)管T31、開關(guān)管T32、開關(guān)管T33、開關(guān)管T34、開關(guān)管T35和開關(guān)管T36，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，開關(guān)管T31的第二端與開關(guān)管T32的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl和開關(guān)管T35的第一端；開關(guān)管T33的第二端與開關(guān)管T34的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T31的第一端與開關(guān)管T33的第一端連接，并共同接于2電平輸入端R2 ；開關(guān)管T32的第二端與開關(guān)管T34的第二端連接，并共同接于0電平輸入端RO ;開關(guān)管T35的第二端與開關(guān)管T36的第二端連接，開關(guān)管T36的第一端與I電平輸入端RO連接。如圖6所示，第四全橋逆變單元包括開關(guān)管T41、開關(guān)管T42、開關(guān)管T43、開關(guān)管T44、開關(guān)管T45和開關(guān)管T46，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，開關(guān)管T41的第二端與開關(guān)管T42的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T43的第二端與開關(guān)管T44的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管Tl的第一端分別與開關(guān)管T45的第二端與開關(guān)管T46的第一端連接；開關(guān)管T45的第一端與開關(guān)管T43的第一端連接，并共同接于2電平輸入端R2 ;開關(guān)管T46的第二端與I電平輸入端連接Rl ;開關(guān)管T42的第二端與開關(guān)管T44的第二端連接，并共同接于0電平輸入端RO0如圖7所示，第五全橋逆變單元包括開關(guān)管T51、開關(guān)管T52、開關(guān)管T53、開關(guān)管T54、開關(guān)管T55和開關(guān)管T56，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，開關(guān)管T51的第二端與開關(guān)管T52的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T53的第二端與開關(guān)管T54的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T52的第二端分別與開關(guān)管T55的第一端和開關(guān)管T56的第二端連接；開關(guān)管T55的第二端與開關(guān)管T54的第二端連接，并共同接于0電平輸入端RO ;開關(guān)管T56的第一端與I電平輸入端Rl連接；開關(guān)管T51的第一端與開關(guān)管T53的第一端連接，并共同接于2電平輸入端R2。如圖8所示，第六全橋逆變單元包括二極管D61、二極管D62、開關(guān)管T61、開關(guān)管T62、開關(guān)管T63、開關(guān)管T64、開關(guān)管T65和開關(guān)管T66，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，開關(guān)管T61的第二端與開關(guān)管T62的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T63的第二端與開關(guān)管T64的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T61的第一端分別與開關(guān)管T65的第二端和二極管D61的陰極連接；開關(guān)管T65的第一端與開關(guān)管T63的第一端連接，并共同接于2電平輸入端R2 ;開關(guān)管T62的第二端分別與開關(guān)管T66的第一端和二極管D62的陽極連接；開關(guān)管T66的第二端與開關(guān)管T64的第二端連接，并共同接于0電平輸入端RO ;二極管D61的陽極與二極管D62的陰極連接，并共同接于I電平輸入端Rl。如圖9所示，第七全橋逆變單元包括二極管D71、二極管D72、二極管D73、二極管D74、開關(guān)管171、開關(guān)管172、開關(guān)管173、開關(guān)管T74和開關(guān)管175，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一
個二極管。其中，開關(guān)管171的第二端與開關(guān)管172的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管173的第二端與開關(guān)管174的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T71的第一端與開關(guān)管T73的第一端連接，并共同接于2電平輸入端R2 ;開關(guān)管T72的第二端與開關(guān)管174的第二端連接，并共同接于0電平輸入端RO ;二極管D71的陰極與二極管D73的陰極連接，并共同接于開關(guān)管175的第一端；二極管D72的陽極與二極管D74的陽極連接，并共同接于開關(guān)管175的第二端；二極管D73的陽極與二極管D74的陰極連接，并共同接于開關(guān)管T72的第一端；二極管D71的陽極與二極管D72的陰極連接，并共同接于I電平輸入端Rl。如圖10所示，第八全橋逆變單元包括二極管D81、二極管D82、第一電感、第二電感、開關(guān)管T81、開關(guān)管T82、開關(guān)管T83、開關(guān)管T84、開關(guān)管T85和開關(guān)管T86，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，第一電感LI的第二端與第二電感L2的第二端通過電容連接；開關(guān)管T81的第二端與開關(guān)管T82的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T83的第二端與開關(guān)管T84的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T81的第一端與開關(guān)管T83的第一端連接，并共同接于第一電感LI的第二端；第一電感LI的第一端分別與開關(guān)管T85的第二端和二極管D81的陰極連接；開關(guān)管T85的第一端與2電平輸入端R2連接；二極管D81的陽極與二極管D82的陰極連接，并共同接于I電平輸入端Rl ;開關(guān)管T82的第二端與開關(guān)管T84的第二端連接，并共同接于第二電感L2的第二端；第二電感L2的第一端分別與二極管D82的陽極和開關(guān)管T86的第一端連接；開關(guān)管T86的第二端與0電平輸入端RO連接。由上述逆變器結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明實施例提供的三相全橋逆變器，直流單元由兩個電容串聯(lián)而成，即采用電容分壓的方式為三相逆變單元提供直流電源；三相逆變單元由3個單相五電平全橋逆變單元構(gòu)成。與現(xiàn)有采用疊加型boost升壓單元的三相半橋型逆變器相比，本發(fā)明實施例的有益效果在于(I)在直流電源電壓一定、不使用任何升壓單元的情況下，本發(fā)明實施例也可使輸出電壓比沒有boost升壓單元的三相半橋型逆變器的輸出電壓提高一倍，減小了中壓變壓器升壓過程中的線路傳輸損耗，適用于輸出電壓較高的大功率光伏電站型并網(wǎng)應(yīng)用場合；( 2 )在輸出電壓相同的情況下，本發(fā)明實施例所需的直流電源電壓更低，開關(guān)管的應(yīng)力小，便于開關(guān)管的選取，降低了器件的成本；(3)避免了電流零穿越區(qū)域的畸變現(xiàn)象?，F(xiàn)有半橋型逆變器為減少開關(guān)器件，去掉了部分無功路徑(逆變單元只能單向?qū)?，導(dǎo)致電流零穿越區(qū)域產(chǎn)生電流畸變。而本發(fā)明實施例采用的全橋逆變子單元每個模態(tài)對應(yīng)的電流都具有雙向流通路徑，即在保證器件數(shù)目較少的情況下，提供了所有的無功路徑，故不會出現(xiàn)電流零穿越區(qū)域的畸變現(xiàn)象。具體的，上述實施例提供的逆變器采用的單相五電平全橋逆變單元均包括六個工作模態(tài)，以實現(xiàn)五電平輸出。假設(shè)直流電源PV的總電壓為2%，則六個模態(tài)下，逆變單元的輸入端與輸出端之間的導(dǎo)通情況及第一輸出端Xl與第二輸出端X2之間的電壓U如下第一模態(tài)'2電平輸入端R2與第一輸出端Xl之間雙向?qū)?0電平輸入端RO與第二輸出端X2之間雙向?qū)ǎ敵鲭妷篣為2V。，如圖1la所示；
第二模態(tài)1電平輸入端Rl與第一輸出端Xl之間雙向?qū)?0電平輸入端RO與第二輸出端X2之間雙向?qū)?，輸出電壓U為Vtl，如圖1lb所示；第三模態(tài)0電平輸入端RO與第一輸出端Xl之間雙向?qū)?0電平輸入端RO與第二輸出端X2之間雙向?qū)?，輸出電壓U為0，如圖1lc所示；第四模態(tài)2電平輸入端R2與第一輸出端Xl之間雙向?qū)?2電平輸入端R2與第二輸出端X2之間雙向?qū)?，輸出電壓U為0，如圖1ld所示；第五模態(tài)'2電平輸入端R2與第二輸出端X2之間雙向?qū)?，I電平輸入端Rl與第一輸出端Xl之間雙向?qū)?輸出電壓U為-Vtl,如圖1le所不；第六模態(tài)'2電平輸入端R2與第二輸出端X2之間雙向?qū)ǎ?電平輸入端RO與第一輸出端Xl之間雙向?qū)ǎ敵鲭妷篣為IVtl，如圖1lf所示。下面以第一全橋逆變單元為例，對上述六個工作模態(tài)進(jìn)行詳細(xì)敘述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可相應(yīng)推導(dǎo)出其他結(jié)構(gòu)的全橋逆變單元在上述六個工作模態(tài)下的導(dǎo)通方式。第一模態(tài)電流由2電平輸入端R2,經(jīng)過開關(guān)管T16和開關(guān)管Tll流向第一輸出端XI，由第二輸出端X2，經(jīng)過開關(guān)管T14流向0電平輸入端R0，實現(xiàn)正向?qū)?；電流?電平輸入端R0，經(jīng)過與開關(guān)管T14反向并聯(lián)的二極管流向第二輸出端X2，由第一輸出端XI，經(jīng)過與開關(guān)管Tll反向并聯(lián)的二極管和與開關(guān)管T16反向并聯(lián)的二極管流向2電平輸入端R2，實現(xiàn)反向?qū)ǎ坏诙B(tài)電流由I電平輸入端R1，經(jīng)過與開關(guān)管T15反向并聯(lián)的二極管和開關(guān)管Tll流向第一輸出端XI，由第二輸出端X2，經(jīng)過開關(guān)管T14流向0電平輸入端R0，實現(xiàn)正向?qū)ǎ浑娏饔?電平輸入端R0，經(jīng)過與開關(guān)管T14反向并聯(lián)的二極管流向第二輸出端X2，由第一輸出端XI，經(jīng)過與開關(guān)管Tll反向并聯(lián)的二極管和開關(guān)管T15流向I電平輸入端Rl，實現(xiàn)反向?qū)?；第三模態(tài)電流由0電平輸入端R0，經(jīng)過與開關(guān)管T12反向并聯(lián)的二極管流向第一輸出端XI，由第二輸出端X2，經(jīng)過開關(guān)管T14流向0電平輸入端R0，實現(xiàn)正向?qū)?；電流?電平輸入端R0，經(jīng)過與開關(guān)管T14反向并聯(lián)的二極管流向第二輸出端X2，由第一輸出端XI，經(jīng)過開關(guān)管T12流向0電平輸入端R0，實現(xiàn)反向?qū)?；第四模態(tài)電流由2電平輸入端R2，經(jīng)過開關(guān)管T16和開關(guān)管Tll流向第一輸出端XI，由第二輸出端X2，經(jīng)過與開關(guān)管T13反向并聯(lián)的二極管和與開關(guān)管T16反向并聯(lián)的二極管流向2電平輸入端R2，實現(xiàn)正向?qū)?；電流?電平輸入端R2，經(jīng)過開關(guān)管T16和開關(guān)管T13流向第二輸出端X2，由第一輸出端XI，經(jīng)過與開關(guān)管Tll反向并聯(lián)的二極管和與開關(guān)管T16反向并聯(lián)的二極管流向2電平輸入端R2，實現(xiàn)反向?qū)ǎ坏谖迥B(tài)電流由2電平輸入端R2，經(jīng)過開關(guān)管T16和開關(guān)管T13流向第二輸出端X2，由第一輸出端XI，經(jīng)過與開關(guān)管Tll反向并聯(lián)的二極管和開關(guān)管T15流向I電平輸入端R1，實現(xiàn)正向?qū)?；電流由I電平輸入端R1，經(jīng)過與開關(guān)管T15反向并聯(lián)的二極管和開關(guān)管Tll流向第一輸出端XI，由第二輸出端X2，經(jīng)過與開關(guān)管T13反向并聯(lián)的二極管和與開關(guān)管T16反向并聯(lián)的二極管流向2電平輸入端R2，實現(xiàn)反向?qū)ǎ坏诹B(tài)電流由2電平輸入端R2，經(jīng)過開關(guān)管T16和開關(guān)管T13流向第二輸出端X2，由第一輸出端XI，經(jīng)過開關(guān)管T12流向0電平輸入端R0，實現(xiàn)正向?qū)?；電流?電平輸入端R0，經(jīng)過與開關(guān)管T12反向并聯(lián)的二極管流向第一輸出端XI，由第二輸出端X2，經(jīng)過與開關(guān)管T13反向并聯(lián)的二極管和與開關(guān)管T16反向并聯(lián)的二極管流向2電平輸入端R2，實現(xiàn)反向?qū)āＣ總€模態(tài)對應(yīng)的電流都具有雙向流通路徑，可以避免電流零穿越區(qū)域的畸變現(xiàn)象。圖12示出了本發(fā)明實施例二中的單相五電平全橋逆變單元采用六個模態(tài)組合控制的時序圖。為保證逆變效率，當(dāng)輸出電壓處于正半周、需求輸出電壓為0時，優(yōu)選第三模態(tài)；當(dāng)輸出電壓處于負(fù)半周、需求輸出電壓為0時，優(yōu)選第四模態(tài)。故，如圖12所示，h'、t2、3時段內(nèi)，第二模態(tài)和第三模態(tài)交替導(dǎo)通；t^t2時段內(nèi)，第一模態(tài)和第二模態(tài)交替導(dǎo)通；t3、4、t5 t6時段內(nèi)，第四模態(tài)和第五模態(tài)交替導(dǎo)通；tft5時段內(nèi)，第五模態(tài)和第六模態(tài)交替導(dǎo)通。參見圖13，本發(fā)明實施例三提供的三相五電平逆變器，包括直流單元100和三相逆變單元200。其中，直流單元100包括升壓單元101和第二電容C2。升壓單元101由第一電容Cl和boost升壓電路并聯(lián)而成，第一電容Cl的第二端和第二電容C2的第一端連接，并共同接于I電平輸出端Ql和第一輸入端SI ;第一電容Cl的第一端接于2電平輸出端Q2 ;第二電容C2的第二端分別與第二輸入端S2和0電平輸出端QO連接。三相逆變單元200由3個結(jié)構(gòu)相同的單相五電平全橋逆變單元組成A相全橋逆變單元201、B相全橋逆變單元202和C相全橋逆變單元203。每個單相五電平全橋逆變單元均包括與2電平輸出端Q2連接的2電平輸入端R2、與I電平輸出端Ql連接的I電平輸入端R1、與0電平輸出端QO連接的0電平輸入端R0，以及輸出交流電壓的第一輸出端Xl和第二輸出端X2。

本實施例中的A相全橋逆變單元201、B相全橋逆變單元202和C相全橋逆變單元203具體可采用圖3所示的第一全橋逆變單元，即包括開關(guān)管TH、開關(guān)管T12、開關(guān)管T13、開關(guān)管T14、開關(guān)管T15和開關(guān)管T16，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。開關(guān)管Tll的第二端與開關(guān)管T12的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T13的第二端與開關(guān)管T14的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T12的第二端與開關(guān)管T14的第二端連接，并共同接于0電平輸入端RO ;開關(guān)管Tll的第一端與開關(guān)管T13的第一端連接，并共同接于開關(guān)管T15的第一端和開關(guān)管T16的第二端；開關(guān)管T15的第二端接于I電平輸入端Rl ;開關(guān)管T16的第一端接于2電平輸入端R2。具體的，假設(shè)直流電源PV的電壓為VI，經(jīng)升壓單元升壓后得到的電壓為V2，則上述實施例三中，3個單相五電平全橋逆變單兀的導(dǎo)通情況與輸出五種電平的對應(yīng)關(guān)系為當(dāng)電流流通于2電平輸入端R2與第一輸出端Xl之間及0電平輸入端RO與第二輸出端X2之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為+V2，如圖19a ；當(dāng)電流流通于I電平輸入端Rl與第一輸出端Xl之間及0電平輸入端RO與第二輸出端X2之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為+VI，如圖19b ；當(dāng)電流流通于0電平輸入端RO與第一輸出端Xl之間及0電平輸入端RO與第二輸出端X2之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為0，如圖19c ；當(dāng)電流流通于I電平輸入端Rl與第二輸出端X2之間及0電平輸入端RO與第一輸出端Xl之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為-VI，如圖19d ；
當(dāng)電流流通于2電平輸入端R2與第二輸出端X2之間及0電平輸入端RO與第一輸出端Xl之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為-V2的雙向流通路徑e。由上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明實施例三將單相五電平全橋逆變單元，應(yīng)用于三相五電平逆變器中，在輸入三相逆變單元的直流電壓一定的情況下，相對于現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的半橋逆變單元，輸出電壓相應(yīng)提高了一倍；而且通過第一電容與boost升壓電路并聯(lián)構(gòu)成升壓單元，進(jìn)而與第二電容串聯(lián)構(gòu)成三相五電平逆變器的直流單元，則提高了直流單元的輸出電壓(即輸入三相逆變單元的直流電壓)，適用于PV電壓不太高的場合，從而進(jìn)一步提高了逆變器的交流輸出電壓，提高了升壓效率，減小了中壓變壓器升壓過程中的線路傳輸損耗，適用于輸出電壓較高的大功率光伏電站型并網(wǎng)應(yīng)用場合。同時，本實施例中的單相五電平全橋逆變單元具有雙向流通路徑，即在保證器件數(shù)目較少的情況下，提供了所有的無功路徑，故不會出現(xiàn)電流零穿越區(qū)域的畸變現(xiàn)象。進(jìn)一步的，如圖14所示，為與3個單相五電平全橋逆變單元對應(yīng)、便于對逆變器進(jìn)行控制及模塊化，上述實施例三所述的三相五電平逆變器中的直流單元可增加兩個升壓單元升壓單元102和升壓單元103，其結(jié)構(gòu)與連接方式與升壓單元101完全相同。參照圖15，與上述實施例三相應(yīng)的，本發(fā)明實施例四還提供了一種三相五電平逆變器，包括直流單元100和三相逆變單元200。其中，直流單元200包括第一電容Cl和升壓單元101，升壓單元101由第二電容C2和boost升壓電路并聯(lián)構(gòu)成。第一電容Cl的第二端和第二電容C2的第一端連接，并共同接于I電平輸出端Ql和第二輸入端S2 ;第一電容Cl的第一端分別與第一輸入端SI和2電平輸出端Q2連接；第二電容C2的第二端與0電平輸出端QO連接。三相逆變單元200由3個結(jié)構(gòu)相同的單相五電平全橋逆變單元組成A相全橋逆變單元201、B相全橋逆變單元202和C相全橋逆變單元203。每個單相五電平全橋逆變單元均包括與2電平輸出端Q2連接的2電平輸入端R2、與I電平輸出端Ql連接的I電平輸入端R1、與0電平輸出端QO連接的0電平輸入端R0，以及輸出交流電壓的第一輸出端Xl和第二輸出端X2。本實施例中的A相全橋逆變單元201、B相全橋逆變單元202和C相全橋逆變單元203具體可采用圖4所示的第二全橋逆變單元，即包括開關(guān)管T21、開關(guān)管T22、開關(guān)管T23、開關(guān)管T24、開關(guān)管T25和開關(guān)管T26，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管。其中，開關(guān)管T21的第二端與開關(guān)管T22的第一端連接，并共同接于第一輸出端Xl ;開關(guān)管T23的第二端與開關(guān)管T24的第一端連接，并共同接于第二輸出端X2 ;開關(guān)管T21的第一端與開關(guān)管T23的第一端連接，并共同接于2電平輸入端R2 ;開關(guān)管T22的第二端與開關(guān)管T24的第二端連接，并共同接于開關(guān)管T25的第二端和開關(guān)管T26的第一端；開關(guān)管T25的第一端接于I電平輸入端Rl ;開關(guān)管T26的第二端接于0電平輸入端RO。具體的，仍假設(shè)直流電源PV的電壓為V1，經(jīng)升壓單元升壓后得到的總電壓為V2,則上述實施例四中，3個單相五電平全橋逆變單元的導(dǎo)通情況與輸出五種電平的對應(yīng)關(guān)系為當(dāng)電流流通于2電平輸入端R2與第一輸出端Xl之間及0電平輸入端RO與第二輸出端X2之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為+V2，如圖20a ；當(dāng)電流流通于2電平輸入端R2與第一輸出端Xl之間及I電平輸入端Rl與第二輸出端X2之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為+VI，如圖20b ；當(dāng)電流流通于2電平輸入端R2與第一輸出端Xl之間及2電平輸入端R2與第二輸出端X2之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為0，如圖20c ；當(dāng)電流流通于2電平輸入端R2與第二輸出端X2之間及I電平輸入端Rl與第一輸出端Xl之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為-VI，如圖20d ；當(dāng)電流流通于2電平輸入端R2與第二輸出端X2之間及0電平輸入端RO與第一輸出端Xl之間的雙向流通路徑時，輸出電壓U為-V2，如圖20e。由上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明實施例三將單相五電平全橋逆變單元，應(yīng)用于三相五電平逆變器中，在輸入三相逆變單元的直流電壓一定情況下，相對于現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的半橋逆變單元，輸出電壓相應(yīng)提高了一倍；而且通過第一電容與boost升壓電路并聯(lián)構(gòu)成升壓單元，進(jìn)而與第二電容串聯(lián)構(gòu)成三相五電平逆變器的直流單元，則提高了直流單元的輸出電壓(即輸入三相逆變單元的直流電壓)，適用于PV電壓不太高的場合，從而進(jìn)一步提高了逆變器的交流輸出電壓，提高了升壓效率，減小了中壓變壓器升壓過程中的線路傳輸損耗，適用于輸出電壓較高的大功率光伏電站型并網(wǎng)應(yīng)用場合。同時，本實施例中的單相五電平全橋逆變單元具有雙向流通路徑，即在保證器件數(shù)目較少的情況下，提供了所有的無功路徑，故不會出現(xiàn)電流零穿越區(qū)域的畸變現(xiàn)象。進(jìn)一步的，如圖16所示，為與3個單相五電平全橋逆變單元對應(yīng)、便于對逆變器進(jìn)行控制及模塊化，上述實施例四所述的三相五電平逆變器中的直流單元可增加兩個升壓單元升壓單元102和升壓單元103，其結(jié)構(gòu)與連接方式與升壓單元101完全相同。圖17和圖18示出了本發(fā)明實施例三、四提供的逆變器在不同直流電壓下的控制時序圖。圖17所示的直流電源PV的電壓V1未達(dá)到最低逆變電壓情況下，boost升壓單元工作，使總直流電壓升至V2，達(dá)到最低逆變電壓；圖18所示的直流電源PV的電壓V1達(dá)到最低逆變電壓情況下，boost升壓單元仍工作，使總直流電壓升至V2，以擬合五電平輸出，達(dá)到減小紋波損耗、減小濾波器體積的目的。另外，如圖21所示，上述所有實施例提供的三相五電平逆變器中，逆變單元200的輸出端均接入濾波單元300，對逆變單元200的交流輸出電壓進(jìn)行濾波。另外，上述所有實施例中的三相五電平逆變器均采用三相統(tǒng)一控制策略，即將三相電流轉(zhuǎn)換至兩相靜止坐標(biāo)系或兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，進(jìn)行統(tǒng)一控制，以保證較好的磁平衡；同時，通過直流偏磁控制糾正磁路的飽和。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種三相五電平逆變器，其特征在于，包括直流單元和三相逆變單元；其中， 所述直流單元用于為所述三相逆變單元提供五電平直流電壓；所述直流單元的第一輸入端接于直流電源的正極，所述直流單元的第二輸入端接于所述直流電源的負(fù)極；所述直流單元包括3個輸出端，分別為2電平輸出端、I電平輸出端和O電平輸出端； 所述三相逆變單元包括3個單相五電平全橋逆變單元；每個單相五電平全橋逆變單元包括與所述2電平輸出端連接的2電平輸入端、與所述I電平輸出端連接的I電平輸入端、與所述0電平輸出端連接的O電平輸入端，以及輸出交流電壓的第一輸出端和第二輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述直流單元包括第一電容和第二電容； 所述第一電容的第二端和第二電容的第一端連接，并共同接于所述I電平輸出端； 所述第一電容的第一端分別與所述第一輸入端和2電平輸出端連接； 所述第二電容的第二端分別與所述第二輸入端和O電平輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變器，其特征在于，所述單相五電平全橋逆變單元為第一全橋逆變單元，或第二全橋逆變單元，或第三全橋逆變單元，或第四全橋逆變單元，或第五全橋逆變單元，或第六全橋逆變單元，或第七全橋逆變單元，或第八全橋逆變單元； 所述第一全橋逆變單元包括開關(guān)管T11、開關(guān)管T12、開關(guān)管T13、開關(guān)管T14、開關(guān)管T15和開關(guān)管T16，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中， 所述開關(guān)管Tll的第二端與所述開關(guān)管T12的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T13的第二端與所述開關(guān)管T14的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T12的第二端與所述開關(guān)管T14的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述開關(guān)管Tll的第一端與所述開關(guān)管T13的第一端連接，并共同接于所述開關(guān)管T15的第一端和所述開關(guān)管T16的第二端；所述開關(guān)管T15的第二端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T16的第一端接于所述2電平輸入端； 所述第二全橋逆變單元包括開關(guān)管T21、開關(guān)管T22、開關(guān)管T23、開關(guān)管T24、開關(guān)管T25和開關(guān)管T26，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中， 所述開關(guān)管T21的第二端與所述開關(guān)管T22的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T23的第二端與所述開關(guān)管T24的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T21的第一端與所述開關(guān)管T23的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T22的第二端與所述開關(guān)管T24的第二端連接，并共同接于所述開關(guān)管T25的第二端和所述開關(guān)管T26的第一端；所述開關(guān)管T25的第一端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T26的第二端接于所述O電平輸入端； 所述第三全橋逆變單元包括開關(guān)管T31、開關(guān)管T32、開關(guān)管T33、開關(guān)管T34、開關(guān)管T35和開關(guān)管T36，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中， 所述開關(guān)管T31的第二端與所述開關(guān)管T32的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端和所述開關(guān)管T35的第一端；所述開關(guān)管T33的第二端與所述開關(guān)管T34的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T31的第一端與所述開關(guān)管T33的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T32的第二端與所述開關(guān)管T34的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述開關(guān)管T35的第二端與所述開關(guān)管T36的第二端連接，所述開關(guān)管T36的第一端與所述I電平輸入端連接；所述第四全橋逆變單元包括開關(guān)管T41、開關(guān)管T42、開關(guān)管T43、開關(guān)管T44、開關(guān)管T45和開關(guān)管T46，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T41的第二端與所述開關(guān)管T42的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T43的第二端與所述開關(guān)管T44的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T41的第一端分別與所述開關(guān)管T45的第二端與所述開關(guān)管T46的第一端連接；所述開關(guān)管T45的第一端與所述開關(guān)管T43的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T46的第二端與所述I電平輸入端連接；所述開關(guān)管T42的第二端與所述開關(guān)管T44的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述第五全橋逆變單元包括開關(guān)管T51、開關(guān)管T52、開關(guān)管T53、開關(guān)管T54、開關(guān)管T55和開關(guān)管T56，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T51的第二端與所述開關(guān)管T52的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T53的第二端與所述開關(guān)管T54的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T52的第二端分別與所述開關(guān)管T55的第一端和所述開關(guān)管T56的第二端連接；所述開關(guān)管T55的第二端與所述開關(guān)管T54的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述開關(guān)管T56的第一端與所述I電平輸入端連接；所述開關(guān)管T51的第一端與所述開關(guān)管T53的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述第六全橋逆變單元包括二極管D61、二極管D62、開關(guān)管T61、開關(guān)管T62、開關(guān)管T63、開關(guān)管T64、開關(guān)管T65和開關(guān)管T66，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T61的第二端與所述開關(guān)管T62的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T63的第二端與所述開關(guān)管T64的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T61的第一端分別與所述開關(guān)管T65的第二端和所述二極管D61的陰極連接；所述開關(guān)管T65的第一端與所述開關(guān)管T63的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T62的第二端分別與所述開關(guān)管T66的第一端和所述二極管D62的陽極連接；所述開關(guān)管T66的第二端與所述開關(guān)管T64的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述二極管D61的陽極與所述二極管D62的陰極連接，并共同接于所述I電平輸入端；所述第七全橋逆變單元包括二極管D71、二極管D72、二極管D73、二極管D74、開關(guān)管T71、開關(guān)管T72、開關(guān)管T73、開關(guān)管T74和開關(guān)管T75，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中，所述開關(guān)管T71的第二端與所述開關(guān)管T72的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T73的第二端與所述開關(guān)管T74的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T71的第一端與所述開關(guān)管T73的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T72的第二端與所述開關(guān)管T74的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述二極管D71的陰極與所述二極管D73的陰極連接，并共同接于所述開關(guān)管T75的第一端；所述二極管D72的陽極與所述二極管D74的陽極連接，并共同接于所述開關(guān)管T75的第二端；所述二極管 D73的陽極與所述二極管D74的陰極連接，并共同接于所述開關(guān)管T72的第一端；所述二極管D71的陽極與所述二極管D72的陰極連接，并共同接于所述I電平輸入端;所述第八全橋逆變單元包括二極管D81、二極管D82、第一電感、第二電感、開關(guān)管T81、開關(guān)管T82、開關(guān)管T83、開關(guān)管T84、開關(guān)管T85和開關(guān)管T86，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中， 所述第一電感的第二端與所述第二電感的第二端通過電容連接；所述開關(guān)管T81的第二端與所述開關(guān)管T82的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T83的第二端與所述開關(guān)管T84的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T81的第一端與所述開關(guān)管T83的第一端連接，并共同接于所述第一電感的第二端；所述第一電感的第一端分別與所述開關(guān)管T85的第二端和所述二極管D81的陰極連接；所述開關(guān)管T85的第一端與所述2電平輸入端連接；所述二極管D81的陽極與所述二極管D82的陰極連接，并共同接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T82的第二端與所述開關(guān)管T84的第二端連接，并共同接于所述第二電感的第二端；所述第二電感的第一端分別與所述二極管D82的陽極和所述開關(guān)管T86的第一端連接；所述開關(guān)管T86的第二端與所述O電平輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述直流單元包括升壓單元和第二電容，所述升壓單元包括第一電容和與所述第一電容并聯(lián)的boost升壓電路； 所述第一電容的第二端和第二電容的第一端連接，并共同接于所述I電平輸出端和第一輸入端；所述第一電容的第一端接于所述2電平輸出端；所述第二電容的第二端分別與所述第二輸入端和O電平輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器，其特征在于，所述單相五電平全橋逆變單元包括開關(guān)管T11、開關(guān)管T12、開關(guān)管T13、開關(guān)管T14、開關(guān)管T15和開關(guān)管T16，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中， 所述開關(guān)管Tll的第二端與所述開關(guān)管T12的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T13的第二端與所述開關(guān)管T14的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T12的第二端與所述開關(guān)管T14的第二端連接，并共同接于所述O電平輸入端；所述開關(guān)管Tll的第一端與第三開關(guān)管T13的第一端連接，并共同接于所述開關(guān)管T15的第一端和所述開關(guān)管T16的第二端；所述開關(guān)管T15的第二端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T16的第一端接于所述2電平輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的逆變器，其特征在于，所述升壓單元有3個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述直流單元包括第一電容和升壓單元，所述升壓單元包括第二電容和與所述第二電容并聯(lián)的boost升壓電路； 所述第一電容的第二端和第二電容的第一端連接，并共同接于所述I電平輸出端和第二輸入端；所述第一電容的第一端分別與所述第一輸入端和所述2電平輸出端連接；所述第二電容的第二端與所述O電平輸出端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變器，其特征在于，所述單相五電平全橋逆變單元包括開關(guān)管T21、開關(guān)管T22、開關(guān)管T23、開關(guān)管T24、開關(guān)管T25和開關(guān)管T26，每個開關(guān)管反向并聯(lián)一個二極管；其中， 所述開關(guān)管T21的第二端與所述開關(guān)管T22的第一端連接，并共同接于所述第一輸出端；所述開關(guān)管T23的第二端與所述開關(guān)管T24的第一端連接，并共同接于所述第二輸出端；所述開關(guān)管T21的第一端與所述開關(guān)管T23的第一端連接，并共同接于所述2電平輸入端；所述開關(guān)管T22的第二端與所述開關(guān)管T24的第二端連接，并共同接于所述開關(guān)管T25的第二端和所述開關(guān)管T26的第一端；所述開關(guān)管T25的第一端接于所述I電平輸入端；所述開關(guān)管T26的第二端接于所述O電平輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的逆變器，其特征在于，所述升壓單元有3個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，還包括濾波單元；所述濾波單元與所述單相五電平全橋逆變單元的第一輸出端和第二輸出端連接。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種三相五電平逆變器，包括直流單元和三相逆變單元；該直流單元的第一輸入端接于直流電源的正極，第二輸入端接于所述直流電源的負(fù)極；該直流單元包括2電平輸出端、1電平輸出端和0電平輸出端3個輸出端；該三相逆變單元包括3個單相五電平全橋逆變單元；每個單相五電平全橋逆變單元包括與所述2電平輸出端連接的2電平輸入端、與所述1電平輸出端連接的1電平輸入端、與所述0電平輸出端連接的0電平輸入端，以及輸出交流電壓的第一輸出端和第二輸出端。本發(fā)明使輸出電壓相應(yīng)提高一倍，提高了升壓效率，減小了中壓變壓器升壓過程中的線路傳輸損耗，解決了現(xiàn)有技術(shù)升壓效率低的問題。
文檔編號H02M7/521GK103051231SQ201210527689
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者汪洪亮 申請人:陽光電源股份有限公司