用三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管箝位型多電平逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了使用三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管箝位型多電平逆變器，其中低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器，包括六個(gè)功率開關(guān)管及其體二極管，兩個(gè)輸入濾波電容，一個(gè)反相耦合的兩繞組變壓器，一個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出濾波電容，六個(gè)功率二極管。本發(fā)明的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可擴(kuò)展到兩種結(jié)構(gòu)的單相全橋逆變器、及三相橋式逆變器電路中。本發(fā)明與通用兩電平、或傳統(tǒng)二極管電壓箝位型多電平逆變拓?fù)浔容^，上、下橋臂的功率開關(guān)管之間無需設(shè)置死區(qū)、并且能同時(shí)開通工作，在逆變中點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多電平輸出，從而改進(jìn)輸出電壓諧波、減小輸出濾波電感的尺寸與體積、降低開關(guān)器件損耗，因此降低系統(tǒng)材料成本、提高逆變器的系統(tǒng)性能。
【專利說明】用三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管箝位型多電平逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多電平逆變器，具體涉及用三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管箝 位型多電平逆變器，即使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相 逆變器和三相逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] 逆變器可將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。逆變器是不間斷電源（UPS)，及風(fēng)能、太陽(yáng)能光 伏、與燃料電池等新能源發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分。轉(zhuǎn)換效率、輸出諧波是逆變器最重要 的電氣指標(biāo)，高轉(zhuǎn)換效率可降低功率損耗、低諧波能改進(jìn)電能質(zhì)量。
[0003] 逆變器內(nèi)的功率器件和輸出濾波電感的損耗限制了逆變器效率的提高。同時(shí)市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)的日劇激烈、功率開關(guān)管、及鋼鐵銅等原材料價(jià)格的上漲，給逆變器廠家?guī)砹撕艽蟮?成本壓力。目前由于受功率器件性能的限制，傳統(tǒng)電壓箝位型多電平逆變器拓?fù)涞墓β势?件和濾波電感的損耗已經(jīng)很難降低，研制高性能低成本的多電平逆變器成為各個(gè)逆變器廠 家的目標(biāo)。
[0004] 傳統(tǒng)電壓箝位型多電平逆變器的功率開關(guān)器件額定耐壓較高，存在較大通態(tài)損耗 和開關(guān)損耗，導(dǎo)致功率開關(guān)器件的總損耗大，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的效率。同時(shí)輸出濾波電 感的體積、尺寸、及重量改進(jìn)空間有限，進(jìn)一步影響了逆變器的效率與成本。
[0005] 為了可使用低耐壓功率開關(guān)管、以降低功率損耗，并且減小輸出濾波電感體積、以 提高電能質(zhì)量，近年來多電平逆變器拓?fù)涞玫搅嗽絹碓蕉嗟膶?shí)際應(yīng)用。其中，中點(diǎn)箝位型 (Neutral point clamped, NPC)多電平拓?fù)溆捎诮Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，從而在UPS與光伏逆變器中大 量被應(yīng)用。但是，電感損耗與輸出諧波仍然較大。
[0006] 因此，期望提供一種能夠降低功率開關(guān)器件的通態(tài)損耗與開關(guān)損耗，并降低輸出 濾波電感損耗和成本的新型多電平逆變器，這種逆變器需要改進(jìn)傳統(tǒng)電壓箝位型多電平拓 撲的限制與不足。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 以下給出關(guān)于本發(fā)明的概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng) 理解，以下內(nèi)容并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性描述。
[0008] 本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于，提供使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電 壓箝位型多電平單相逆變器和三相逆變器，包括如下方案。
[0009] 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器， 其包括：兩個(gè)輸入電源，兩個(gè)輸入濾波電容，六個(gè)功率開關(guān)管及其體二極管，一個(gè)反相耦合 的兩繞組變壓器，一個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出濾波電容，六個(gè)功率二極管；其中第一功率 開關(guān)管的集電極和第四功率二極管的陰極及第一輸入濾波電容的正極與第一輸入電源的 正極相連，第四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第一功率二極管的陽(yáng)極及第二輸入濾波電容的負(fù)極 與第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸入濾波電容的負(fù)極和第一輸入電源的負(fù)極與第二輸入 濾波電容的正極和第二輸入電源的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地電位；第一功率開關(guān)管的發(fā)射極 和第二功率開關(guān)管的集電極與第五功率二極管的陰極相連，第三功率開關(guān)管的發(fā)射極和第 四功率開關(guān)管的集電極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連，第五功率二極管的陽(yáng)極和第六功率 二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第一功率二極管的陰極和第二功率二極管的陽(yáng)極與第五功 率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率二極管的陰極和第四功率二極管的陽(yáng)極與第六功率開關(guān) 管的集電極相連，第五功率開關(guān)管的集電極和第六功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連； 第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率二極管的陰極與反相耦合變壓器第一繞組的同名端 相連，第三功率開關(guān)管的集電極和第三功率二極管的陽(yáng)極與反相耦合變壓器第二繞組的異 名端相連；輸出濾波電感的一端與反相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端 相連，另一端與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的一端相連，輸出濾波電容及輸出負(fù)載的另一端 與中點(diǎn)地電位相連；六個(gè)功率開關(guān)管由六個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第一調(diào)制 波和第一載波調(diào)制而成，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二調(diào)制波和第二載波調(diào)制而成，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào) 由第三調(diào)制波和第三載波調(diào)制而成，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制波和第四載波調(diào)制而成，第 五驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制；第一調(diào)制波和第三調(diào)制波的相位相同，第一載波的 相位和第三載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第四調(diào)制波為工頻正弦波，第二載波的 相位和第四載波的相位相差180度；
[0010] 作為等同或者簡(jiǎn)單替換/增加的：輸出濾波電感還可以集成到反相耦合的兩繞組 變壓器中，或者說可把反相耦合的兩繞組變壓器的漏感用作輸出濾波電感；還包括無需輸 出濾波電感、與（或）輸出濾波電容，由感性負(fù)載本身構(gòu)成濾波電路，比如用于工業(yè)變頻器 中；還可以只使用一個(gè)輸入電源；同時(shí)還包括接有第二級(jí)濾波電感，連接到所述由輸出濾 波電感和輸出濾波電容的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。
[0011] 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相全橋逆變器， 其包括兩個(gè)1所述的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器的橋臂，具體包 括：兩個(gè)輸入電源，兩個(gè)輸入濾波電容，十二個(gè)功率開關(guān)管及其體二極管，兩個(gè)反相耦合的 兩繞組變壓器，兩個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出濾波電容，十二個(gè)功率二極管；第一功率開關(guān) 管的集電極和第四功率二極管的陰極及第七功率開關(guān)管的集電極和第十功率二極管的陰 極與第一輸入濾波電容的正極和第一輸入電源的正極相連，第四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第 一功率二極管的陽(yáng)極及第十功率開關(guān)管的發(fā)射極和第七功率二極管的陽(yáng)極與第二輸入濾 波電容的負(fù)極和第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸入濾波電容的負(fù)極和第一輸入電源的負(fù) 極與第二輸入濾波電容的正極和第二輸入電源的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地電位；第一功率開 關(guān)管的發(fā)射極和第二功率開關(guān)管的集電極與第五功率二極管的陰極相連，第三功率開關(guān)管 的發(fā)射極和第四功率開關(guān)管的集電極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連，第五功率二極管的陽(yáng) 極和第六功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第一功率二極管的陰極和第二功率二極管 的陽(yáng)極與第五功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率二極管的陰極和第四功率二極管的陽(yáng)極 與第六功率開關(guān)管的集電極相連，第五功率開關(guān)管的集電極和第六功率開關(guān)管的發(fā)射極與 中點(diǎn)電位相連；第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率二極管的陰極與第一反相耦合變壓 器第一繞組的同名端相連，第三功率開關(guān)管的集電極和第三功率二極管的陽(yáng)極與第一反相 耦合變壓器第二繞組的異名端相連；第七功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率開關(guān)管的集電極 與第十一功率二極管的陰極相連，第九功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十功率開關(guān)管的集電極與 第十二功率二極管的陽(yáng)極相連，第十一功率二極管的陽(yáng)極和第十二功率二極管的陰極與中 點(diǎn)電位相連；第七功率二極管的陰極和第八功率二極管的陽(yáng)極與第十一功率開關(guān)管的發(fā)射 極相連，第九功率二極管的陰極和第十功率二極管的陽(yáng)極與第十二功率開關(guān)管的集電極相 連，第十一功率開關(guān)管的集電極和第十二功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連；第八功率 開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率二極管的陰極與第二反相耦合變壓器第一繞組的同名端相連， 第九功率開關(guān)管的集電極和第九功率二極管的陽(yáng)極與第二反相耦合變壓器第二繞組的異 名端相連；第一輸出濾波電感的一端與第一反相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組 的同名端相連，另一端與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的一端相連；第二輸出濾波電感的一端 與第二反相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連，另一端與輸出濾波電 容及輸出負(fù)載的另一端相連；十二個(gè)功率開關(guān)管由十二個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中第一驅(qū)動(dòng)信 號(hào)由第一調(diào)制波和第一載波調(diào)制而成，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二調(diào)制波和第二載波調(diào)制而成， 第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第三調(diào)制波和第三載波調(diào)制而成，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制波和第四載波 調(diào)制而成，第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第七驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第七調(diào)制波和第七載 波調(diào)制而成，第八驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第八調(diào)制波和第八載波調(diào)制而成，第九驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第九調(diào)制 波和第九載波調(diào)制而成，第十驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十調(diào)制波和第十載波調(diào)制而成，第十一驅(qū)動(dòng)信 號(hào)與第十二驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制；所述第一調(diào)制波和第三調(diào)制波的相位相同，第一載波的相 位和第三載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第四調(diào)制波為工頻正弦波，第二載波的相 位和第四載波的相位相差180度；第七調(diào)制波和第九調(diào)制波的相位相同，第七載波的相位 和第九載波的相位相差180度，第八調(diào)制波和第十二調(diào)制波為工頻正弦波，第八載波的相 位和第十二載波的相位相差180度；第一調(diào)制波和第七調(diào)制波的相位相同，第一載波的相 位和第七載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第八調(diào)制波與載波的相位相同；
[0012] 作為等同或者簡(jiǎn)單替換/增加的：所述輸出濾波電感還可以集成到反相耦合的兩 繞組變壓器中，或者說可把反相耦合的兩繞組變壓器的漏感用作輸出濾波電感；還包括使 用一個(gè)輸出濾波電感、無需輸出濾波電感、與（或）輸出濾波電容，由感性負(fù)載本身構(gòu)成濾 波電路，比如用于工業(yè)變頻器中；還可以只使用一個(gè)輸入電源；同時(shí)還包括接有第二級(jí)濾 波電感，連接到所述由輸出濾波電感和輸出濾波電容的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。
[0013] 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的另一種低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相全橋 逆變器，其包括所述的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器的橋臂與一個(gè) 傳統(tǒng)二極管箝位型三電平逆變橋臂，具體包括：兩個(gè)輸入電源，兩個(gè)輸入濾波電容，十個(gè)功 率開關(guān)管及其體二極管，一個(gè)反相耦合的兩繞組變壓器，一個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出濾 波電容，八個(gè)功率二極管；第一功率開關(guān)管的集電極和第四功率二極管的陰極及第七功率 開關(guān)管的集電極與第一輸入濾波電容的正極和第一輸入電源的正極相連，第四功率開關(guān)管 的發(fā)射極和第一功率二極管的陽(yáng)極及第十功率開關(guān)管的發(fā)射極與第二輸入濾波電容的負(fù) 極和第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸入濾波電容的負(fù)極和第一輸入電源的負(fù)極與第二輸 入濾波電容的正極和第二輸入電源的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地電位；第一功率開關(guān)管的發(fā)射 極和第二功率開關(guān)管的集電極與第五功率二極管的陰極相連，第三功率開關(guān)管的發(fā)射極和 第四功率開關(guān)管的集電極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連，第五功率二極管的陽(yáng)極和第六功 率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第一功率二極管的陰極和第二功率二極管的陽(yáng)極與第 五功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率二極管的陰極和第四功率二極管的陽(yáng)極與第六功率 開關(guān)管的集電極相連，第五功率開關(guān)管的集電極和第六功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相 連；第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率二極管的陰極與反相耦合變壓器第一繞組的同名 端相連，第三功率開關(guān)管的集電極和第三功率二極管的陽(yáng)極與反相耦合變壓器第二繞組的 異名端相連；第七功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率開關(guān)管的集電極與第七功率二極管的陰 極相連，第九功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十功率開關(guān)管的集電極與第八功率二極管的陽(yáng)極相 連，第七功率二極管的陽(yáng)極和第八功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第八功率開關(guān)管的 發(fā)射極和第八功率開關(guān)管的集電極與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的一端相連；輸出濾波電感 的一端與反相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連，另一端與輸出濾波 電容及輸出負(fù)載的另一端相連；十個(gè)功率開關(guān)管由十個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中第一驅(qū)動(dòng)信號(hào) 由第一調(diào)制波和第一載波調(diào)制而成，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二調(diào)制波和第二載波調(diào)制而成，第 三驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第三調(diào)制波和第三載波調(diào)制而成，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制波和第四載波調(diào) 制而成，第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第七驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第七調(diào)制波和第七載波 調(diào)制而成，第八驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第八調(diào)制波和第八載波調(diào)制而成，第九驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第九調(diào)制波 和第九載波調(diào)制而成，第十驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十調(diào)制波和第十載波調(diào)制而成；所述第一調(diào)制波 和第三調(diào)制波的相位相同，第一載波的相位和第三載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和 第四調(diào)制波為工頻正弦波，第二載波的相位和第四載波的相位相差180度；第七調(diào)制波和 第九調(diào)制波的相位相同，第七載波的相位和第九載波的相位相差180度，第八調(diào)制波和第 十調(diào)制波為工頻正弦波，第八載波的相位和第十載波的相位相差180度；第一調(diào)制波和第 七調(diào)制波的相位相同，第一載波的相位和第七載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第八 調(diào)制波與載波的相位相同；
[0014] 作為等同或者簡(jiǎn)單替換/增加的：輸出濾波電感還可以集成到反相耦合的兩繞組 變壓器中，或者說可把反相耦合的兩繞組變壓器的漏感用作輸出濾波電感；還包括使用一 個(gè)輸出濾波電感、無需輸出濾波電感、與（或）輸出濾波電容，由感性負(fù)載本身構(gòu)成濾波電 路，比如用于工業(yè)變頻器中；還可以只使用一個(gè)輸入電源；同時(shí)還包括接有第二級(jí)濾波電 感，連接到所述由輸出濾波電感和輸出濾波電容的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。
[0015] 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平三相逆變器，包括 三個(gè)所述的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器的橋臂，具體包括：兩個(gè) 輸入電源，兩個(gè)輸入濾波電容，十八個(gè)功率開關(guān)管及其體二極管，三個(gè)反相耦合的兩繞組變 壓器，三個(gè)輸出濾波電感和三個(gè)輸出濾波電容，十八個(gè)功率二極管；第一功率開關(guān)管的集 電極和第四功率二極管的陰極及第七功率開關(guān)管的集電極和第十功率二極管的陰極及第 十一功率開關(guān)管的集電極和第六功率二極管的陰極與第一輸入濾波電容的正極和第一輸 入電源的正極相連，第四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第一功率二極管的陽(yáng)極及第十功率開關(guān)管 的發(fā)射極和第七功率二極管的陽(yáng)極及第十六功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十三功率二極管的 陽(yáng)極與第二輸入濾波電容的負(fù)極和第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸入濾波電容的負(fù)極和 第一輸入電源的負(fù)極與第二輸入濾波電容的正極和第二輸入電源的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地 電位；第一功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率開關(guān)管的集電極與第五功率二極管的陰極相 連，第三功率開關(guān)管的發(fā)射極和第四功率開關(guān)管的集電極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連， 第五功率二極管的陽(yáng)極和第六功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第一功率二極管的陰極 和第二功率二極管的陽(yáng)極與第五功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率二極管的陰極和第四 功率二極管的陽(yáng)極與第六功率開關(guān)管的集電極相連，第五功率開關(guān)管的集電極和第六功率 開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連；第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率二極管的陰極與第 一反相耦合變壓器第一繞組的同名端相連，第三功率開關(guān)管的集電極和第三功率二極管的 陽(yáng)極與第一反相耦合變壓器第二繞組的異名端相連；第七功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率 開關(guān)管的集電極與第十一功率二極管的陰極相連，第九功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十功率開 關(guān)管的集電極與第十二功率二極管的陽(yáng)極相連，第十一功率二極管的陽(yáng)極和第十二功率二 極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第七功率二極管的陰極和第八功率二極管的陽(yáng)極與第十一功 率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第九功率二極管的陰極和第十功率二極管的陽(yáng)極與第十二功率開 關(guān)管的集電極相連，第十一功率開關(guān)管的集電極和第十二功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位 相連；第八功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率二極管的陰極與第二反相耦合變壓器第一繞組 的同名端相連，第九功率開關(guān)管的集電極和第九功率二極管的陽(yáng)極與第二反相耦合變壓器 第二繞組的異名端相連；第十三功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十四功率開關(guān)管的集電極與第 十七功率二極管的陰極相連，第十五功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十六功率開關(guān)管的集電極與 第十八功率二極管的陽(yáng)極相連，第十七功率二極管的陽(yáng)極和第十八功率二極管的陰極與中 點(diǎn)電位相連；第十三功率二極管的陰極和第十四功率二極管的陽(yáng)極與第十七功率開關(guān)管的 發(fā)射極相連，第十五功率二極管的陰極和第十六功率二極管的陽(yáng)極與第十八功率開關(guān)管的 集電極相連，第十七功率開關(guān)管的集電極和第十八功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連； 第十四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十四功率二極管的陰極與第三反相耦合變壓器第一繞組 的同名端相連，第十五功率開關(guān)管的集電極和第十五功率二極管的陽(yáng)極與第三反相耦合變 壓器第二繞組的異名端相連；第一輸出濾波電感的一端與第一反相耦合變壓器第一繞組的 異名端及第二繞組的同名端相連，第二輸出濾波電感的一端與第二反相耦合變壓器第一繞 組的異名端及第二繞組的同名端相連，第三輸出濾波電感的一端與第三反相耦合變壓器第 一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連；第一輸出濾波電感的另一端經(jīng)過第一輸出濾波 電容實(shí)現(xiàn)A相輸出，第二輸出濾波電感的另一端經(jīng)過第二輸出濾波電容實(shí)現(xiàn)B相輸出，第 三輸出濾波電感的另一端經(jīng)過第三輸出濾波電容實(shí)現(xiàn)C相輸出；十八個(gè)功率開關(guān)管由十八 個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第一調(diào)制波和第一載波調(diào)制而成，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由 第二調(diào)制波和第二載波調(diào)制而成，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第三調(diào)制波和第三載波調(diào)制而成，第四 驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制波和第四載波調(diào)制而成，第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第五調(diào)制波和第五載波調(diào)制 而成，第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第六調(diào)制波和第六載波調(diào)制而成，第七驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第七調(diào)制波和第 七載波調(diào)制而成，第八驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第八調(diào)制波和第八載波調(diào)制而成，第九驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第九 調(diào)制波和第九載波調(diào)制而成，第十驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十調(diào)制波和第十載波調(diào)制而成，第十一驅(qū) 動(dòng)信號(hào)由第十一調(diào)制波和第十一載波調(diào)制而成，第十二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十二調(diào)制波和第十二 載波調(diào)制而成，第十三驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第十四驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第十五驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第十六驅(qū) 動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第十七驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第十八驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制；所述第一調(diào)制波和第三調(diào) 制波的相位相同，第一載波的相位和第三載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第四調(diào)制 波為工頻正弦波，第二載波的相位和第四載波的相位相差180度；第五調(diào)制波和第七調(diào)制 波的相位相同，第五載波的相位和第七載波的相位相差180度，第六調(diào)制波和第八調(diào)制波 為工頻正弦波，第六載波的相位和第八載波的相位相差180度；第九調(diào)制波和第i^一調(diào)制 波的相位相同，第九載波的相位和第十一載波的相位相差180度，第十調(diào)制波和第十二調(diào) 制波為工頻正弦波，第十載波的相位和第十二載波的相位相差180度；第一調(diào)制波和第五 調(diào)制波及第九調(diào)制波的相位相同，第一載波的相位和第五載波及第九載波的相位各自相差 180度，第二和第六及第十調(diào)制波與載波的相位相同，所述第一載波的相位、所述第五載波 的相位、和所述第九載波的相位相差120度；
[0016] 作為等同或者簡(jiǎn)單替換/增加的：輸出濾波電感還可以集成到反相耦合的兩繞組 變壓器中，或者說可把反相耦合的兩繞組變壓器的漏感用作輸出濾波電感；還包括無需輸 出濾波電感、與（或）輸出濾波電容，由感性負(fù)載本身構(gòu)成濾波電路，比如用于工業(yè)變頻器 中；還可以只使用一個(gè)輸入電源；同時(shí)還包括接有第二級(jí)濾波電感，連接到所述由輸出濾 波電感和輸出濾波電容的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。可適應(yīng)有中性線N、及無中性線N 的逆變器系統(tǒng)；還包括使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的二極管電壓箝位型N電平逆變器，上述二 極管電壓箝位型三電平基本拓?fù)淇上蚨O管電壓箝位型N電平拓?fù)鋽U(kuò)展，構(gòu)成二極管電壓 箝位型N電平拓?fù)淇梢允歉鞣N改進(jìn)型、或通用型二極管電壓箝位型多電平拓?fù)洹?br>
[0017] 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)"包括/包含"在發(fā)明描述中使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存 在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)和效果包括：
[0019] 本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)及控制簡(jiǎn)單，能夠降低功率開關(guān)器件的通態(tài)損耗與開關(guān)損耗，并 降低輸出濾波電感損耗和成本，這種逆變器需要改進(jìn)傳統(tǒng)電壓箝位型多電平拓?fù)涞南拗婆c 不足。本發(fā)明采用耦合電感PWM載波移相技術(shù)，不但可擴(kuò)展傳統(tǒng)二極管箝位型多電平逆變 器的輸出電平數(shù)、降低功率器件的損耗，而且大幅度降低輸出電感器體積、損耗和成本，提 高逆變器的效率、改進(jìn)逆變器輸出電壓諧波與電能質(zhì)量，降低逆變器的整機(jī)成本，因此具有 極大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景，可以廣泛應(yīng)用于直流-交流功率變換器（DC/AC)中，例 如不間斷電源（UPS)、光伏逆變器、風(fēng)能變流器、工業(yè)變頻器、及燃料電源發(fā)電系統(tǒng)等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 參照下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明，會(huì)更加容易地理解本發(fā)明的以上和其 它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的工作原理。在附圖中，相同的或 類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0021] 圖IA是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓 箝位型多電平單相半橋逆變器的拓?fù)潆娐穲D；
[0022] 圖IB是用于圖IA的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電 平單相半橋逆變器在占空比（D)〈0.5時(shí)正弦波正半周的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、輸出中點(diǎn)電壓、以及變 壓器激磁電流的波形圖；
[0023] 圖IC是用于圖IA的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電 平單相半橋逆變器在占空比（D)>0. 5時(shí)正弦波正半周的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、輸出中點(diǎn)電壓、以及變 壓器激磁電流的波形圖；
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓 箝位型多電平單相全橋逆變器的拓?fù)潆娐穲D；
[0025] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的另一種低電壓應(yīng)力二極 管電壓箝位型多電平單相全橋逆變器的拓?fù)潆娐穲D；
[0026] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸出無中性線（N)的的低 電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平三相逆變器的拓?fù)潆娐穲D。
[0027] 上述附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的工作原理。在各附圖中，按照本領(lǐng)域的 慣常表達(dá)方式，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步說明，但它并不是意圖確定本發(fā)明 的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。參照下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的 說明，會(huì)更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，若有未特別詳細(xì)說明之 處，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
[0029] 參見圖1A，一種使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單 相半橋逆變器，包括：兩個(gè)輸入電源（VI、V2)，兩個(gè)輸入濾波電容（Cl、C2)，六個(gè)功率開關(guān)管 (SI、S2、S3、S4、S5、S6)及其體二極管（Dl、D2、D3、D4、D5、D6)，一個(gè)反相耦合的兩繞組變 壓器T1，一個(gè)輸出濾波電感Ll和一個(gè)輸出濾波電容C3,六個(gè)功率二極管（D7、D8、D9、D10、 Dll、D12)。第一功率開關(guān)管Sl的集電極和第四功率二極管DlO的陰極及第一輸入濾波電 容Cl的正極與第一輸入電源Vl的正極相連，第四功率開關(guān)管S4的發(fā)射極和第一功率二極 管D7的陽(yáng)極及第二輸入濾波電容C2的負(fù)極與第二輸入電源V2的負(fù)極相連，第一輸入濾波 電容Cl的負(fù)極和第一輸入電源Vl的負(fù)極與第二輸入濾波電容C2的正極和第二輸入電源 V2的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地電位。第一功率開關(guān)管Sl的發(fā)射極和第二功率開關(guān)管S2的集 電極與第五功率二極管Dll的陰極相連，第三功率開關(guān)管S3的發(fā)射極和第四功率開關(guān)管S4 的集電極與第六功率二極管D12的陽(yáng)極相連，第五功率二極管Dll的陽(yáng)極和第六功率二極 管D12的陰極與中點(diǎn)電位相連。第一功率二極管D7的陰極和第二功率二極管D8的陽(yáng)極與 第五功率開關(guān)管S5的發(fā)射極相連，第三功率二極管D9的陰極和第四功率二極管DlO的陽(yáng) 極與第六功率開關(guān)管S6的集電極相連，第五功率開關(guān)管S5的集電極和第六功率開關(guān)管S6 的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連。第二功率開關(guān)管S2的發(fā)射極和第二功率二極管D8的陰極與反 相耦合變壓器Tl第一繞組的同名端相連，第三功率開關(guān)管S3的集電極和第三功率二極管 D9的陽(yáng)極與反相耦合變壓器Tl第二繞組的異名端相連。輸出濾波電感Ll的一端與反相耦 合變壓器Tl第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連，另一端與輸出濾波電容C3及輸 出負(fù)載Rl的一端相連，輸出濾波電容C3及輸出負(fù)載Rl的另一端與中點(diǎn)地電位相連。
[0030] 為了表述簡(jiǎn)潔及符合本領(lǐng)域的慣常表述，以下描述中涉及的元器件的數(shù)字或字母 標(biāo)記與前述標(biāo)記代表相同的含義，在不影響本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的情況下，個(gè)別地方僅用 標(biāo)記而不給出部件全稱。
[0031] 以下僅僅為舉例。
[0032] 第一功率開關(guān)管Sl的占空比D〈0. 5時(shí)，一個(gè)完整的正弦波正周期內(nèi)，使用新型三 端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器存在四個(gè)工作模態(tài)，如 圖IB所示。
[0033] t0?tl :功率開關(guān)管（SI、S2、S3)導(dǎo)通、S6開始關(guān)斷、功率二極管D12導(dǎo)通，功 率二極管（D9、D10)共同承擔(dān)、D7、D8共同承擔(dān)V in，"b"點(diǎn)電壓為輸入電壓Vin的正 極、"C"點(diǎn)電壓為輸入濾波電容（Cl、C2)中點(diǎn)地電位，因此反相耦合變壓器Tl的兩端電壓
【權(quán)利要求】
1. 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器，其 特征在于包括：兩個(gè)輸入電源，兩個(gè)輸入濾波電容，六個(gè)功率開關(guān)管及其體二極管，一個(gè)反 相耦合的兩繞組變壓器，一個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出濾波電容，和六個(gè)功率二極管；其中 第一功率開關(guān)管的集電極和第四功率二極管的陰極及第一輸入濾波電容的正極與第一輸 入電源的正極相連，第四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第一功率二極管的陽(yáng)極及第二輸入濾波電 容的負(fù)極與第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸入濾波電容的負(fù)極和第一輸入電源的負(fù)極與 第二輸入濾波電容的正極和第二輸入電源的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地電位；第一功率開關(guān)管 的發(fā)射極和第二功率開關(guān)管的集電極與第五功率二極管的陰極相連，第三功率開關(guān)管的發(fā) 射極和第四功率開關(guān)管的集電極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連，第五功率二極管的陽(yáng)極和 第六功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第一功率二極管的陰極和第二功率二極管的陽(yáng)極 與第五功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率二極管的陰極和第四功率二極管的陽(yáng)極與第六 功率開關(guān)管的集電極相連，第五功率開關(guān)管的集電極和第六功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電 位相連；第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率二極管的陰極與反相耦合變壓器第一繞組的 同名端相連，第三功率開關(guān)管的集電極和第三功率二極管的陽(yáng)極與反相耦合變壓器第二繞 組的異名端相連；輸出濾波電感的一端與反相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的 同名端相連，另一端與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的一端相連，輸出濾波電容及輸出負(fù)載的 另一端與中點(diǎn)地電位相連；六個(gè)功率開關(guān)管由六個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第 一調(diào)制波和第一載波調(diào)制而成，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二調(diào)制波和第二載波調(diào)制而成，第三驅(qū) 動(dòng)信號(hào)由第三調(diào)制波和第三載波調(diào)制而成，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制波和第四載波調(diào)制而 成，第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制；第一調(diào)制波和第三調(diào)制波的相位相同，第一載 波的相位和第三載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第四調(diào)制波為工頻正弦波，第二載 波的相位和第四載波的相位相差180度； 所述輸出濾波電感還能集成到反相耦合的兩繞組變壓器中，或者把反相耦合的兩繞組 變壓器的漏感用作所述輸出濾波電感；或者無需輸出濾波電感、與/或輸出濾波電容，由感 性負(fù)載本身構(gòu)成濾波電路；所述兩個(gè)輸入電源還能用一個(gè)輸入電源代替。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多 電平單相半橋逆變器，其特征在于還包括第二級(jí)濾波電感，連接到由所述輸出濾波電感和 輸出濾波電容構(gòu)成的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。
3. 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相全橋逆變器， 其特征在于包括兩個(gè)權(quán)利要求1所述的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆 變器的橋臂，具體包括：兩個(gè)輸入電源，兩個(gè)輸入濾波電容，十二個(gè)功率開關(guān)管及其體二極 管，兩個(gè)反相耦合的兩繞組變壓器，兩個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出濾波電容，十二個(gè)功率二 極管；第一功率開關(guān)管的集電極和第四功率二極管的陰極及第七功率開關(guān)管的集電極和第 十功率二極管的陰極與第一輸入濾波電容的正極和第一輸入電源的正極相連，第四功率開 關(guān)管的發(fā)射極和第一功率二極管的陽(yáng)極及第十功率開關(guān)管的發(fā)射極和第七功率二極管的 陽(yáng)極與第二輸入濾波電容的負(fù)極和第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸入濾波電容的負(fù)極和 第一輸入電源的負(fù)極與第二輸入濾波電容的正極和第二輸入電源的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地 電位；第一功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率開關(guān)管的集電極與第五功率二極管的陰極相 連，第三功率開關(guān)管的發(fā)射極和第四功率開關(guān)管的集電極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連， 第五功率二極管的陽(yáng)極和第六功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第一功率二極管的陰極 和第二功率二極管的陽(yáng)極與第五功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率二極管的陰極和第四 功率二極管的陽(yáng)極與第六功率開關(guān)管的集電極相連，第五功率開關(guān)管的集電極和第六功率 開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連；第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率二極管的陰極與第 一反相耦合變壓器第一繞組的同名端相連，第三功率開關(guān)管的集電極和第三功率二極管的 陽(yáng)極與第一反相耦合變壓器第二繞組的異名端相連；第七功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率 開關(guān)管的集電極與第十一功率二極管的陰極相連，第九功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十功率開 關(guān)管的集電極與第十二功率二極管的陽(yáng)極相連，第十一功率二極管的陽(yáng)極和第十二功率二 極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第七功率二極管的陰極和第八功率二極管的陽(yáng)極與第十一功 率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第九功率二極管的陰極和第十功率二極管的陽(yáng)極與第十二功率開 關(guān)管的集電極相連，第十一功率開關(guān)管的集電極和第十二功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位 相連；第八功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率二極管的陰極與第二反相耦合變壓器第一繞組 的同名端相連，第九功率開關(guān)管的集電極和第九功率二極管的陽(yáng)極與第二反相耦合變壓器 第二繞組的異名端相連；第一輸出濾波電感的一端與第一反相耦合變壓器第一繞組的異名 端及第二繞組的同名端相連，另一端與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的一端相連；第二輸出濾 波電感的一端與第二反相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連，另一端 與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的另一端相連；十二個(gè)功率開關(guān)管由十二個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其 中第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第一調(diào)制波和第一載波調(diào)制而成，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二調(diào)制波和第二載 波調(diào)制而成，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第三調(diào)制波和第三載波調(diào)制而成，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制 波和第四載波調(diào)制而成，第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第七驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第七調(diào) 制波和第七載波調(diào)制而成，第八驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第八調(diào)制波和第八載波調(diào)制而成，第九驅(qū)動(dòng)信 號(hào)由第九調(diào)制波和第九載波調(diào)制而成，第十驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十調(diào)制波和第十載波調(diào)制而成， 第十一驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第十二驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制；所述第一調(diào)制波和第三調(diào)制波的相位相同， 第一載波的相位和第三載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第四調(diào)制波為工頻正弦波， 第二載波的相位和第四載波的相位相差180度；第七調(diào)制波和第九調(diào)制波的相位相同，第 七載波的相位和第九載波的相位相差180度，第八調(diào)制波和第十二調(diào)制波為工頻正弦波， 第八載波的相位和第十二載波的相位相差180度；第一調(diào)制波和第七調(diào)制波的相位相同， 第一載波的相位和第七載波的相位相差180度，第二調(diào)制波和第八調(diào)制波與載波的相位相 同； 所述輸出濾波電感還能集成到反相耦合的兩繞組變壓器中，或者把反相耦合的兩繞組 變壓器的漏感用作所述輸出濾波電感；或者僅用一個(gè)輸出濾波電感、或無需輸出濾波電感 與/或無輸出濾波電容，由感性負(fù)載本身構(gòu)成濾波電路；所述兩個(gè)輸入電源還能用一個(gè)輸 入電源代替。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多 電平單相全橋逆變器，其特征在于還包括第二級(jí)濾波電感，連接到由所述輸出濾波電感和 輸出濾波電容構(gòu)成的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。
5. 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的另一種低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相全橋逆 變器，其特征在于包括權(quán)利要求1所述的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆 變器的橋臂與一個(gè)傳統(tǒng)二極管箝位型三電平逆變橋臂，具體包括：兩個(gè)輸入電源，兩個(gè)輸入 濾波電容，十個(gè)功率開關(guān)管及其體二極管，一個(gè)反相耦合的兩繞組變壓器，一個(gè)輸出濾波電 感和一個(gè)輸出濾波電容，八個(gè)功率二極管；第一功率開關(guān)管的集電極和第四功率二極管的 陰極及第七功率開關(guān)管的集電極與第一輸入濾波電容的正極和第一輸入電源的正極相連， 第四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第一功率二極管的陽(yáng)極及第十功率開關(guān)管的發(fā)射極與第二輸 入濾波電容的負(fù)極和第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸入濾波電容的負(fù)極和第一輸入電源 的負(fù)極與第二輸入濾波電容的正極和第二輸入電源的正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地電位；第一功 率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率開關(guān)管的集電極與第五功率二極管的陰極相連，第三功率開 關(guān)管的發(fā)射極和第四功率開關(guān)管的集電極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連，第五功率二極管 的陽(yáng)極和第六功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第一功率二極管的陰極和第二功率二極 管的陽(yáng)極與第五功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率二極管的陰極和第四功率二極管的陽(yáng) 極與第六功率開關(guān)管的集電極相連，第五功率開關(guān)管的集電極和第六功率開關(guān)管的發(fā)射極 與中點(diǎn)電位相連；第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率二極管的陰極與反相耦合變壓器第 一繞組的同名端相連，第三功率開關(guān)管的集電極和第三功率二極管的陽(yáng)極與反相耦合變壓 器第二繞組的異名端相連；第七功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率開關(guān)管的集電極與第七功 率二極管的陰極相連，第九功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十功率開關(guān)管的集電極與第八功率二 極管的陽(yáng)極相連，第七功率二極管的陽(yáng)極和第八功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第八 功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率開關(guān)管的集電極與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的一端相連； 輸出濾波電感的一端與反相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連，另一 端與輸出濾波電容及輸出負(fù)載的另一端相連；十個(gè)功率開關(guān)管由十個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中 第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第一調(diào)制波和第一載波調(diào)制而成，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二調(diào)制波和第二載波 調(diào)制而成，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第三調(diào)制波和第三載波調(diào)制而成，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制波 和第四載波調(diào)制而成，第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第七驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第七調(diào)制 波和第七載波調(diào)制而成，第八驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第八調(diào)制波和第八載波調(diào)制而成，第九驅(qū)動(dòng)信號(hào) 由第九調(diào)制波和第九載波調(diào)制而成，第十驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十調(diào)制波和第十載波調(diào)制而成；所 述第一調(diào)制波和第三調(diào)制波的相位相同，第一載波的相位和第三載波的相位相差180度， 第二調(diào)制波和第四調(diào)制波為工頻正弦波，第二載波的相位和第四載波的相位相差180度； 第七調(diào)制波和第九調(diào)制波的相位相同，第七載波的相位和第九載波的相位相差180度，第 八調(diào)制波和第十調(diào)制波為工頻正弦波，第八載波的相位和第十載波的相位相差180度；第 一調(diào)制波和第七調(diào)制波的相位相同，第一載波的相位和第七載波的相位相差180度，第二 調(diào)制波和第八調(diào)制波與載波的相位相同； 所述輸出濾波電感還能集成到反相耦合的兩繞組變壓器中，或者把反相耦合的兩繞組 變壓器的漏感用作所述輸出濾波電感；或者僅使用一個(gè)輸出濾波電感、或者無需輸出濾波 電感與/或無輸出濾波電容，由感性負(fù)載本身構(gòu)成濾波電路；所述兩個(gè)輸入電源還能用一 個(gè)輸入電源代替。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的另一種低電壓應(yīng)力二極管電壓箝 位型多電平單相全橋逆變器，其特征在于還包括第二級(jí)濾波電感，連接到由所述輸出濾波 電感和輸出濾波電容構(gòu)成的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。
7. 使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平三相逆變器，其特 征在于包括三個(gè)權(quán)利要求1所述的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多電平單相半橋逆變器 的橋臂，具體包括：兩個(gè)輸入電源，兩個(gè)輸入濾波電容，十八個(gè)功率開關(guān)管及其體二極管，三 個(gè)反相耦合的兩繞組變壓器，三個(gè)輸出濾波電感和三個(gè)輸出濾波電容，十八個(gè)功率二極管； 第一功率開關(guān)管的集電極和第四功率二極管的陰極及第七功率開關(guān)管的集電極和第十功 率二極管的陰極及第十一功率開關(guān)管的集電極和第六功率二極管的陰極與第一輸入濾波 電容的正極和第一輸入電源的正極相連，第四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第一功率二極管的陽(yáng) 極及第十功率開關(guān)管的發(fā)射極和第七功率二極管的陽(yáng)極及第十六功率開關(guān)管的發(fā)射極和 第十三功率二極管的陽(yáng)極與第二輸入濾波電容的負(fù)極和第二輸入電源的負(fù)極相連，第一輸 入濾波電容的負(fù)極和第一輸入電源的負(fù)極與第二輸入濾波電容的正極和第二輸入電源的 正極相連，構(gòu)成中點(diǎn)地電位；第一功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功率開關(guān)管的集電極與第五 功率二極管的陰極相連，第三功率開關(guān)管的發(fā)射極和第四功率開關(guān)管的集電極與第六功率 二極管的陽(yáng)極相連，第五功率二極管的陽(yáng)極和第六功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第 一功率二極管的陰極和第二功率二極管的陽(yáng)極與第五功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第三功率 二極管的陰極和第四功率二極管的陽(yáng)極與第六功率開關(guān)管的集電極相連，第五功率開關(guān)管 的集電極和第六功率開關(guān)管的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連；第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第二功 率二極管的陰極與第一反相耦合變壓器第一繞組的同名端相連，第三功率開關(guān)管的集電極 和第三功率二極管的陽(yáng)極與第一反相耦合變壓器第二繞組的異名端相連；第七功率開關(guān)管 的發(fā)射極和第八功率開關(guān)管的集電極與第十一功率二極管的陰極相連，第九功率開關(guān)管的 發(fā)射極和第十功率開關(guān)管的集電極與第十二功率二極管的陽(yáng)極相連，第十一功率二極管的 陽(yáng)極和第十二功率二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第七功率二極管的陰極和第八功率二極 管的陽(yáng)極與第十一功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第九功率二極管的陰極和第十功率二極管的 陽(yáng)極與第十二功率開關(guān)管的集電極相連，第十一功率開關(guān)管的集電極和第十二功率開關(guān)管 的發(fā)射極與中點(diǎn)電位相連；第八功率開關(guān)管的發(fā)射極和第八功率二極管的陰極與第二反相 耦合變壓器第一繞組的同名端相連，第九功率開關(guān)管的集電極和第九功率二極管的陽(yáng)極與 第二反相耦合變壓器第二繞組的異名端相連；第十三功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十四功率開 關(guān)管的集電極與第十七功率二極管的陰極相連，第十五功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十六功率 開關(guān)管的集電極與第十八功率二極管的陽(yáng)極相連，第十七功率二極管的陽(yáng)極和第十八功率 二極管的陰極與中點(diǎn)電位相連；第十三功率二極管的陰極和第十四功率二極管的陽(yáng)極與第 十七功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，第十五功率二極管的陰極和第十六功率二極管的陽(yáng)極與第 十八功率開關(guān)管的集電極相連，第十七功率開關(guān)管的集電極和第十八功率開關(guān)管的發(fā)射極 與中點(diǎn)電位相連；第十四功率開關(guān)管的發(fā)射極和第十四功率二極管的陰極與第三反相耦合 變壓器第一繞組的同名端相連，第十五功率開關(guān)管的集電極和第十五功率二極管的陽(yáng)極與 第三反相耦合變壓器第二繞組的異名端相連；第一輸出濾波電感的一端與第一反相耦合變 壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連，第二輸出濾波電感的一端與第二反相耦 合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連，第三輸出濾波電感的一端與第三反 相耦合變壓器第一繞組的異名端及第二繞組的同名端相連；第一輸出濾波電感的另一端經(jīng) 過第一輸出濾波電容實(shí)現(xiàn)A相輸出，第二輸出濾波電感的另一端經(jīng)過第二輸出濾波電容實(shí) 現(xiàn)B相輸出，第三輸出濾波電感的另一端經(jīng)過第三輸出濾波電容實(shí)現(xiàn)C相輸出；十八個(gè)功率 開關(guān)管由十八個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第一調(diào)制波和第一載波調(diào)制而成，第 二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二調(diào)制波和第二載波調(diào)制而成，第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第三調(diào)制波和第三載波調(diào) 制而成，第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第四調(diào)制波和第四載波調(diào)制而成，第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第五調(diào)制波和 第五載波調(diào)制而成，第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第六調(diào)制波和第六載波調(diào)制而成，第七驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第 七調(diào)制波和第七載波調(diào)制而成，第八驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第八調(diào)制波和第八載波調(diào)制而成，第九驅(qū) 動(dòng)信號(hào)由第九調(diào)制波和第九載波調(diào)制而成，第十驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十調(diào)制波和第十載波調(diào)制而 成，第十一驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十一調(diào)制波和第十一載波調(diào)制而成，第十二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第十二調(diào) 制波和第十二載波調(diào)制而成，第十三驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第十四驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第十五驅(qū)動(dòng)信 號(hào)與第十六驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制，第十七驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第十八驅(qū)動(dòng)信號(hào)無需調(diào)制；所述第一調(diào) 制波和第三調(diào)制波的相位相同，第一載波的相位和第三載波的相位相差180度，第二調(diào)制 波和第四調(diào)制波為工頻正弦波，第二載波的相位和第四載波的相位相差180度；第五調(diào)制 波和第七調(diào)制波的相位相同，第五載波的相位和第七載波的相位相差180度，第六調(diào)制波 和第八調(diào)制波為工頻正弦波，第六載波的相位和第八載波的相位相差180度；第九調(diào)制波 和第十一調(diào)制波的相位相同，第九載波的相位和第十一載波的相位相差180度，第十調(diào)制 波和第十二調(diào)制波為工頻正弦波，第十載波的相位和第十二載波的相位相差180度；第一 調(diào)制波和第五調(diào)制波及第九調(diào)制波的相位相同，第一載波的相位和第五載波及第九載波的 相位各自相差180度，第二和第六及第十調(diào)制波與載波的相位相同，所述第一載波的相位、 所述第五載波的相位、和所述第九載波的相位相差120度； 所述輸出濾波電感還能集成到反相耦合的兩繞組變壓器中，或者把反相耦合的兩繞組 變壓器的漏感用作輸出濾波電感；或者無需輸出濾波電感、與/或無需輸出濾波電容，由感 性負(fù)載本身構(gòu)成濾波電路；所述兩個(gè)輸入電源還能用一個(gè)輸入電源代替。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多 電平三相逆變器，其特征在于還包括第二級(jí)濾波電感，連接到由所述輸出濾波電感和輸出 濾波電容構(gòu)成的輸出端，以構(gòu)成LCL濾波電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用新型三端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的低電壓應(yīng)力二極管電壓箝位型多 電平三相逆變器，其特征在于該逆變器能適應(yīng)有中性線（N)或無中性線（N)的逆變器系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02M7/487GK104333250SQ201410535305
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】謝運(yùn)祥, 胡炎申 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)