五電平逆變拓?fù)潆娐芳拔咫娖侥孀兤鞯闹圃旆椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的五電平逆變拓?fù)潆娐芳拔咫娖侥孀兤鳌?br>【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著能源市場(chǎng)和環(huán)境友好型能源需求的聯(lián)合，使分布式發(fā)電系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展。分布式發(fā)電單元包括可再生能源和不可再生能源，比如太陽(yáng)能電池組，風(fēng)能發(fā)電機(jī)，燃料發(fā)電機(jī)。對(duì)可再生能源的并網(wǎng)問(wèn)題，電力電子技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用，特別是對(duì)于電壓源型逆變器。目前，為了讓逆變器控制系統(tǒng)的性能最優(yōu)，控制更簡(jiǎn)便，圍繞新的控制方式領(lǐng)域的研宄越來(lái)越火熱。
[0003]隨著中高電壓應(yīng)用設(shè)備額定功率的不斷提高，刺激了多電平電力電子變流器的使用，從而促使新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及相關(guān)的控制策略的發(fā)展。在大容量變換器中，相比于兩電平逆變器，多電平逆變器以其輸出電壓更接近正弦波、電壓變化率小、開關(guān)頻率低、損耗小、效率高等特點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。由于受到目前功率開關(guān)管耐壓等級(jí)的限制往往采用多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但大功率IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)的成本高，這與多電平逆變器的實(shí)現(xiàn)是矛盾的，減少多電平逆變器使用的功率開關(guān)管數(shù)目是面臨的重要問(wèn)題之一。傳統(tǒng)的NPC(二極管中點(diǎn)鉗位式)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨著電平數(shù)增多控制起來(lái)變得十分復(fù)雜，且功率管開關(guān)頻率不均衡限制了功率開關(guān)管的開關(guān)頻率，阻礙了多電平逆變器的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是提供一種五電平逆變拓?fù)潆娐芳拔咫娖侥孀兤鳎越鉀Q五電平逆變拓?fù)潆娐饭β书_關(guān)管多、控制復(fù)雜及開關(guān)頻率不均衡等問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種五電平逆變拓?fù)潆娐罚浒?
[0007]包括:上左橋臂、上中橋臂、上右橋臂、下左橋臂、下中橋臂、下右橋臂，
[0008]所述上左橋臂，包括:第一 IGBT和第一續(xù)流二極管反并聯(lián)構(gòu)成，具體為:第一 IGBT的發(fā)射極連接第一續(xù)流二極管的正極，第一 IGBT的集電極連接第一續(xù)流二極管的負(fù)極；
[0009]所述上中橋臂，包括:第一二極管的負(fù)極連接第二二極管的正極，第二二極管的負(fù)極分別連接第四二極管的負(fù)極和第二 IGBT的集電極，第四二極管的正極連接第三二極管的負(fù)極，第三二極管的正極分別連接第一二極管的正極和第二 IGBT的發(fā)射極；
[0010]所述上右橋臂，包括:第三IGBT和第三續(xù)流二極管反并聯(lián)構(gòu)成；
[0011]所述下左橋臂，包括:第四IGBT和第四續(xù)流二極管反并聯(lián)構(gòu)成；
[0012]所述下中橋臂，包括:第五二極管的負(fù)極連接第六二極管的正極，第六二極管的負(fù)極分別連接第八二極管的負(fù)極和第五IGBT的集電極，第八二極管的正極連接第七二極管的負(fù)極，第七二極管的正極分別連接第五二極管的正極和第五IGBT的發(fā)射極；
[0013]所述下右橋臂，第六IGBT和第六續(xù)流二極管反并聯(lián)構(gòu)成；
[0014]其中:
[0015]所述上左橋臂的第一 IGBT的集電極分別連接下左橋臂的第四IGBT的發(fā)射極和第一電容的第一端，下左橋臂的第四IGBT的集電極分別連接第七二極管的負(fù)極、第八二極管的正極和下右橋臂的第六IGBT的發(fā)射極，所述下右橋臂的第六IGBT的集電極分別連接上右橋臂的第三IGBT的發(fā)射極和第二電容的第二端，所述上右橋臂的第三IGBT的集電極分別連接第一二極管的負(fù)極、第二二極管的正極和上左橋臂的IGBT的發(fā)射極，第一電容的第二端連接第二電容的第一端；
[0016]第一電容的第二端分別連接第三二極管的負(fù)極、第四二極管的正極、第五二極管的負(fù)極和第六二極管的正極；
[0017]第一電容的第一端為第一直流輸入端Ml ;
[0018]第一電容的第二端為第二直流輸入端M2 ;
[0019]第二電容的第二端為第三直流輸入端M3。
[0020]一種五電平逆變器，其特征在于，包括:直流輸入單元和上述的五電平逆變拓?fù)潆娐?，其?
[0021]所述直流輸入單元的直流正電平與該五電平逆變拓?fù)潆娐返牡谝恢绷鬏斎攵薓l相連，所述直流輸入單元的直流零電平與該五電平逆變拓?fù)潆娐返牡诙绷鬏斎攵薓2相連，所述直流輸入單元的直流負(fù)電平與該五電平逆變拓?fù)潆娐返牡谌绷鬏斎攵薓3相連；該五電平逆變拓?fù)潆娐返慕涣鬏敵龆藶槲咫娖侥孀兤鞯慕涣鬏敵龆恕?br>[0022]優(yōu)選地，所述直流輸入單元包括:直流電源、第一電容和第二電容，所述直流電源的正極連接第一電容的第一端，所述直流電源的負(fù)極連接第二電容的第二端，第一電容的第二端連接第二電容的第一端。
[0023]一種五電平逆變器，其包括:直流輸入單元和至少兩個(gè)上述的五電平逆變拓?fù)潆娐?，至少兩個(gè)如權(quán)利要求1所述的五電平逆變拓?fù)潆娐钒?第一五電平逆變拓?fù)潆娐泛偷诙咫娖侥孀兺負(fù)潆娐?，其?
[0024]直流輸入單元的直流正電平分別與第一五電平逆變拓?fù)潆娐泛偷诙咫娖侥孀兺負(fù)潆娐返母鞯谝恢绷鬏斎攵薓l相連；
[0025]直流輸入單元的直流零電平分別與第一五電平逆變拓?fù)潆娐泛偷诙咫娖侥孀兺負(fù)潆娐返母鞯诙绷鬏斎攵薓2相連；
[0026]直流輸入單元的直流負(fù)電平分別與第一五電平逆變拓?fù)潆娐泛偷诙咫娖侥孀兺負(fù)潆娐返母鞯谌绷鬏斎攵薓3相連；
[0027]第一五電平逆變拓?fù)潆娐返慕涣鬏敵龆藶樵撐咫娖侥孀兤鞯牡谝唤涣鬏敵龆耍诙咫娖侥孀兺負(fù)潆娐返慕涣鬏敵龆藶樵撐咫娖侥孀兤鞯牡诙涣鬏敵龆讼噙B。
[0028]優(yōu)選地，所述直流輸入單元包括:直流電源、第一電容和第二電容，所述直流電源的正極連接第一電容的第一端，所述直流電源的負(fù)極連接第二電容的第二端，第一電容的第二端連接第二電容的第一端。
[0029]實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果:本發(fā)明提供的五電平逆變拓?fù)潆娐罚ㄟ^(guò)二極管橋式電路與獨(dú)立IGBT的組合代替了現(xiàn)有技術(shù)中的中點(diǎn)引出所需的兩個(gè)IGBT，減少了功率開關(guān)管的個(gè)數(shù)，降低了控制的復(fù)雜性以及整個(gè)系統(tǒng)的成本。此外，減少的開關(guān)器件可降低系統(tǒng)功率損耗，同時(shí)均衡各個(gè)功率開關(guān)管的開關(guān)頻率，從而提高系統(tǒng)整體的開關(guān)頻率、效率以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性O(shè)
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明提供的一種新型五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施例一的拓?fù)鋱D；
[0031]圖2為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第一工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第一工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第二工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第二工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第三工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第三工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0037]圖8為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第四工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0038]圖9為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第四工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0039]圖10為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第五工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0040]圖11為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第五工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0041]圖12為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第六工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0042]圖13為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第六工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0043]圖14為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第七工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0044]圖15為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第七工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0045]圖16為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第八工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0046]圖17為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第八工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0047]圖18為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第九工作模態(tài)的第一種情況示意圖；
[0048]圖19為本發(fā)明提供的一種五電平逆變拓?fù)潆娐穼?shí)施一處于第九工作模態(tài)的第二種情況示意圖；
[0049]圖20為本發(fā)明提供的一種五電平逆變器實(shí)施一的拓?fù)鋱D；
[0050]圖21為本發(fā)明提供的一種五電平逆變器實(shí)施二的拓?fù)鋱D；
[0051]圖22為本發(fā)明提供的一種五電平逆變器實(shí)施三的拓?fù)鋱D；
[0052]圖23為本發(fā)明提供的一種五電平逆變器實(shí)施四的拓?fù)鋱D。
[0053]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0054]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施