專利名稱：獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變頻器，尤其涉及一種易于實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)的獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的深度發(fā)展，大功率變流裝置在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，如大容量變頻器、大功率電力有源濾波器、靜止無功補(bǔ)償裝置、MW級風(fēng)電機(jī)組用變流器等，而對于大功率變流器場合，大功率開關(guān)器件的功率處理能力和開關(guān)頻率之間往往存在著矛盾，通常功率越大開關(guān)頻率越低。由于開關(guān)頻率的限制難以應(yīng)用PWM技術(shù)來改善傳統(tǒng)大容量變流器的性能。因此，在大功率變流器場合，人們往往希望大功率、耐高壓的電力電子裝置能夠工作在盡可能高的開關(guān)頻率下，以便提高輸出波形的質(zhì)量。普通型變頻器通常也稱為兩電平變頻器，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，為了獲得大功率，一般依靠開關(guān)器件串聯(lián)以承受高壓，將開關(guān)器件并聯(lián)以承受大電流，但由于功率器件參數(shù)的離散性，這將帶來靜、動態(tài)均壓和均流等一系列問題，技術(shù)上的不確定因素影響很大，可靠性不高；但由于輸出只有兩電平，電壓波動大，產(chǎn)生較大諧波。因此這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍非常有限。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種易于實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)的獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型所述獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器由八個(gè)結(jié)構(gòu)相同的可控開關(guān)和兩個(gè)電容構(gòu)成，八個(gè)所述可控開關(guān)分別為第一可控開關(guān)、第二可控開關(guān)、第三可控開關(guān)、第四可控開關(guān)、第五可控開關(guān)、第六可控開關(guān)、第七可控開關(guān)和第八可控開關(guān)，兩個(gè)電容分別為第一電容和第二電容，所述第四可控開關(guān)的第一端與所述第六可控開關(guān)的第二端均與輸入電源的第一端連接，所述第三可控開關(guān)的第一端與所述第五可控開關(guān)的第二端均與所述輸入電源的第二端連接，所述第四可控開關(guān)的第二端和所述第二可控開關(guān)的第一端均與所述第二電容的第一端連接，所述第三可控開關(guān)的第二端和所述第一可控開關(guān)的第一端均與所述第一電容的第一端連接，所述第一可控開關(guān)的第二端和所述第二可控開關(guān)的第二端均與輸出電源的第一端連接，所述第六可控開關(guān)的第一端和所述第八可控開關(guān)的第二端均與所述第二電容的第二端連接，所述第五可控開關(guān)的第一端和所述第七可控開關(guān)的第二端均與所述第一電容的第二端連接，所述第七可控開關(guān)的第一端和所述第八可控開關(guān)的第一端均與所述輸出電源的第二端連接。具體地，所述可控開關(guān)包括一個(gè)三極管和一個(gè)二極管，所述三極管的發(fā)射極與所述二極管的正極連接，所述三極管的集電極與所述二極管的負(fù)極連接，所述三極管的發(fā)射極為所述可控開關(guān)的第一端，所述三極管的集電極為所述可控開關(guān)的第二端，所述三極管的基極為所述可控開關(guān)的控制輸入端。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型通過對八個(gè)可控開關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)五種不同電平的輸出，從而完成對交流電源的變頻處理，具有所需器件數(shù)量少、易于模塊化的優(yōu)點(diǎn)，適合作為電網(wǎng)接口的變頻器；同時(shí)通過電容兩端的電壓對冗余狀態(tài)的選擇保持平衡，形成對輸出電壓的箝位控制。

圖1是本實(shí)用新型所述獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖1所示，本實(shí)用新型所述獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器由八個(gè)結(jié)構(gòu)相同的可控開關(guān)和兩個(gè)電容構(gòu)成，八個(gè)可控開關(guān)分別為第一可控開關(guān)S1、第二可控開關(guān)S2、第三可控開關(guān)S3、第四可控開關(guān)S4、第五可控開關(guān)S5、第六可控開關(guān)S6、第七可控開關(guān)S7和第八可控開關(guān)S8，兩個(gè)電容分別為第一電容Cl和第二電容C2，第四可控開關(guān)S4的第一端與第六可控開關(guān)S6的第二端均與輸入電源Vin的第一端連接，第三可控開關(guān)S3的第一端與第五可控開關(guān)S5的第二端均與輸入電源Vin的第二端連接，第四可控開關(guān)S4的第二端和第二可控開關(guān)S2的第一端均與第二電容C2的第一端連接，第三可控開關(guān)S3的第二端和第一可控開關(guān)SI的第一端均與第一電容Cl的第一端連接，第一可控開關(guān)SI的第二端和第二可控開關(guān)S2的第二端均與輸出電源Vout的第一端連接，第六可控開關(guān)S6的第一端和第八可控開關(guān)S8的第二端均與第二電容C2的第二端連接，第五可控開關(guān)S5的第一端和第七可控開關(guān)S7的第二端均與第一電容Cl的第二端連接，第七可控開關(guān)S7的第一端和第八可控開關(guān)S8的第一端均與輸出電源Vout的第二端連接。如圖1所示，可控開關(guān)(第一可控開關(guān)S1、第二可控開關(guān)S2、第三可控開關(guān)S3、第四可控開關(guān)S4、第五可控開關(guān)S5、第六可控開關(guān)S6、第七可控開關(guān)S7或第八可控開關(guān)S8)包括一個(gè)三極管和一個(gè)二極管，三極管的發(fā)射極與二極管的正極連接，三極管的集電極與二極管的負(fù)極連接，三極管的發(fā)射極為可控開關(guān)的第一端，三極管的集電極為可控開關(guān)的第二端，三極管的基極為可控開關(guān)的控制輸入端。上述可控開關(guān)的結(jié)構(gòu)為常規(guī)結(jié)構(gòu)，所以未在圖中標(biāo)記三極管和二極管的符號。通過對第一可控開關(guān)S1、第二可控開關(guān)S2、第三可控開關(guān)S3、第四可控開關(guān)S4、第五可控開關(guān)S5、第六可控開關(guān)S6、第七可控開關(guān)S7和第八可控開關(guān)S8的基極信號的控制，實(shí)現(xiàn)各可控開關(guān)的開、關(guān)狀態(tài)，從而輸出不同電平，再由這些電平組合為不同頻率的電源。任意時(shí)刻，輸出電源Vout均為+2E、+E、-E、-2E和零電平之一，所以稱為五電平輸出。同時(shí)通過第一電容Cl兩端的電壓和第二電容C2兩端的電壓對冗余狀態(tài)的選擇保持平衡，形成對輸出電壓Vout的箝位控制。
權(quán)利要求1.一種獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器，其特征在于由八個(gè)結(jié)構(gòu)相同的可控開關(guān)和兩個(gè)電容構(gòu)成，八個(gè)所述可控開關(guān)分別為第一可控開關(guān)、第二可控開關(guān)、第三可控開關(guān)、第四可控開關(guān)、第五可控開關(guān)、第六可控開關(guān)、第七可控開關(guān)和第八可控開關(guān)，兩個(gè)電容分別為第一電容和第二電容，所述第四可控開關(guān)的第一端與所述第六可控開關(guān)的第二端均與輸入電源的第一端連接，所述第三可控開關(guān)的第一端與所述第五可控開關(guān)的第二端均與所述輸入電源的第二端連接，所述第四可控開關(guān)的第二端和所述第二可控開關(guān)的第一端均與所述第二電容的第一端連接，所述第三可控開關(guān)的第二端和所述第一可控開關(guān)的第一端均與所述第一電容的第一端連接，所述第一可控開關(guān)的第二端和所述第二可控開關(guān)的第二端均與輸出電源的第一端連接，所述第六可控開關(guān)的第一端和所述第八可控開關(guān)的第二端均與所述第二電容的第二端連接，所述第五可控開關(guān)的第一端和所述第七可控開關(guān)的第二端均與所述第一電容的第二端連接，所述第七可控開關(guān)的第一端和所述第八可控開關(guān)的第一端均與所述輸出電源的第二端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器，其特征在于所述可控開關(guān)包括一個(gè)三極管和一個(gè)二極管，所述三極管的發(fā)射極與所述二極管的正極連接，所述三極管的集電極與所述二極管的負(fù)極連接，所述三極管的發(fā)射極為所述可控開關(guān)的第一端，所述三極管的集電極為所述可控開關(guān)的第二端，所述三極管的基極為所述可控開關(guān)的控制輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種獨(dú)立五電平輸出電容箝位橋式變頻器，由八個(gè)結(jié)構(gòu)相同的可控開關(guān)和兩個(gè)電容構(gòu)成，八個(gè)可控開關(guān)形成橋式連接，八個(gè)可控開關(guān)中，四個(gè)可控開關(guān)串聯(lián)連接形成一個(gè)串聯(lián)電路，兩個(gè)串聯(lián)電路并聯(lián)后的兩端為輸出電源的兩端，兩個(gè)串聯(lián)電路的中心節(jié)點(diǎn)為輸入電源的兩端，電容串聯(lián)于串聯(lián)電路中的中心節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間。本實(shí)用新型通過對八個(gè)可控開關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)五種不同電平的輸出，從而完成對交流電源的變頻處理，具有所需器件數(shù)量少、易于模塊化的優(yōu)點(diǎn)，適合作為電網(wǎng)接口的變頻器；同時(shí)通過電容兩端的電壓對冗余狀態(tài)的選擇保持平衡，形成對輸出電壓的箝位控制。
文檔編號H02M7/483GK202889241SQ201220484758
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者張鋒 申請人:成都市思博?？萍加邢薰?br>