CN102437764B - 一种七电平dc-ac变换器 - Google Patents

一种七电平dc-ac变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN102437764B
CN102437764B CN201110303201.5A CN201110303201A CN102437764B CN 102437764 B CN102437764 B CN 102437764B CN 201110303201 A CN201110303201 A CN 201110303201A CN 102437764 B CN102437764 B CN 102437764B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching device
series connection
self
transformer
bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110303201.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102437764A (zh
Inventor
石勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XI'AN ACTIONPOWER ELECTRICAL CO Ltd
Original Assignee
XI'AN ACTIONPOWER ELECTRICAL CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XI'AN ACTIONPOWER ELECTRICAL CO Ltd filed Critical XI'AN ACTIONPOWER ELECTRICAL CO Ltd
Priority to CN201110303201.5A priority Critical patent/CN102437764B/zh
Publication of CN102437764A publication Critical patent/CN102437764A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102437764B publication Critical patent/CN102437764B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明是一种七电平DC-AC变换器。在DC电源的正、负输入端上依次接有两个串联的输入电容Cin1、Cin2和一个桥路，在桥路中设有六支开关器件和一支浮动均压电容，通过控制六支开关器件不同的组合导通，构造出七电平输出。本电路的特点是结构简单，所含有的开关器件和均压器件少(六支开关器件和一支浮动均压电容)，而且逆变主体是一个桥路结构，使其逆变控制模式简单、可靠。

Description

一种七电平DC-AC变换器
技术领域
本发明涉及一种七电平DC-AC变换器，它适用于光伏逆变和直流开关电源。
背景技术
近年来，多电平变换技术现已成为电力电子行业的热门，主要是由于它具有输出电平数量多、开关频率低、输出谐波小等特点，越来越受到界内和用户的关注。在多电平的变换电路中，为了获得良好的输出特性，从用户角度上讲，希望输出电平越多越好，但从设计角度上讲，输出的电平越多，意味着电路所用的开关器件就越多，而且所用的开关器件不可避免采用串联的结构形式，因为开关器件的耐压有限，因此，为了解决开关器件串联的静态、动态均压问题，就必须附加均压电路。毫无疑问，随着均压电路的加入以及开关器件数量的增加，电路自然具备多种工作模式(即通过控制开关器件不同的组合导通可得到多种工作模式)，通过各工作模式的组合，即可得到多电平输出。目前，七电平变换没有较理想的拓扑电路结构，其电路组成中所用的开关器件和均压器件较多，然而，开关器件和均压器件越多，就意味着控制模式越复杂，必然使电路的实用性降低。因此，如何在减少开关器件和均压器件数量的同时，又能提高输出的电平数量，应该是多电平电路发展的方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种七电平DC-AC变换器，做到在变换器中用尽量少的开关器件和均压器件而达到七电平输出，从而使电路结构简单和控制模式简单，使电路实用性提高。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
在DC电源的正、负输入端上依次接有两个串联的输入电容和一个桥路，在所述桥路左半桥的上桥臂上串联第一自关断开关器件及其反向并联二极管，在所述桥路左半桥的下桥臂上串联第二自关断开关器件及其反向并联二极管，在所述桥路右半桥的上桥臂上串联第三自关断开关器件及其反向并联二极管和第四自关断开关器件及其反向并联二极管，在所述桥路右半桥的下桥臂上串联第五自关断开关器件及其反向并联二极管和第六自关断开关器件及其反向并联二极管，在所述的第三、第四自关断开关器件的串联点与第五、第六自关断开关器件的串联点之间连接一个浮动均压电容，在所述两个输入电容的串联点与第一、第二自关断开关器件的串联点之间连接第一输出变压器，在第一、第二自关断开关器件的串联点和第四、第五自关断开关器件的串联点之间连接第二输出变压器，所述第一输出变压器和第二输出变压器的副边绕组串联。
通过上述技术方案可以看出，本发明采用两个输入电容和一个桥路和两个输出变压器，在桥路中设有六支开关器件和一支均压电容，通过控制六支开关器件不同的组合导通，构造出七电平输出。本电路的特点是结构简单，所含有的开关器件和均压器件少(六支开关器件和一支浮动均压电容)，而且逆变主体是一个桥路结构，使其逆变控制模式简单、可靠。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图2是本变换器控制输出3Uin/2k电平时的电流流向图。
图3是本变换器控制输出Uin/k电平时的电流流向图。
图4是本变换器控制输出Uin/k电平时的电流流向图。
图5是本变换器控制输出Uin/2k电平时的电流流向图。
图6是本变换器控制输出-Uin/2k电平时的电流流向图。
图7是本变换器控制输出-Uin/k电平时的电流流向图。
图8是本变换器控制输出-Uin/k电平时的电流流向图。
图9是本变换器控制输出-3Uin/3k电平时的电流流向图。
图10是本变换器输出的七电平工频正弦逆变波形图。
具体实施方式
参见图1，本变换器在DC电源的正、负输入端1、7上依次接有两个串联的输入电容Cin1、Cin2和一个桥路，其中两个输入电容分别承受Uin/2在所述桥路左半桥的上桥臂上串联第一自关断开关器件S1及其反向并联二极管D1，在所述桥路左半桥的下桥臂上串联第二自关断开关器件S2及其反向并联二极管D2，在所述桥路右半桥的上桥臂上串联第三自关断开关器件S3及其反向并联二极管D3和第四自关断开关器件S4及其反向并联二极管D4，在所述桥路右半桥的下桥臂上串联第五自关断开关器件S5及其反向并联二极管D5和第六自关断开关器件S6及其反向并联二极管D6，在所述的第三、第四自关断开关器件的串联点4与第五、第六自关断开关器件的串联点6之间连接一个浮动均压电容CBLK，在所述两个输入电容Cin1、Cin2的串联点2与第一、第二自关断开关器件S1、S2的串联点3之间连接第一输出变压器T1，且其原边绕组与副边绕组方向相反，在第一、第二自关断开关器件S1、S2的串联点3和第四、第五自关断开关器件S4、S5的串联点5之间连接第二输出变压器T2，且其原边绕组与副边绕组方向相同，所述第一输出变压器T1和第二输出变压器T2的副边绕组串联。以下简称自关断开关器件为开关器件。
参见图2，控制开关器件S2、S3、S4导通，这时，DC直流电源输入的电流顺着图中粗黑线所示路线和箭头方向从正极流向负极，形成回路，则变压器T1原边绕组两端承受的电压为Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为Uin；变压器T1、T2的副边串联输出3Uin/2k电平，k为变压器变比，且k＝k1＝k2，其中k1、k2分别变压器T1、T2的变压器变比。
参见图3，控制开关S2、S3导通，此时，开关器件S5的反向并联二极管D5也处于导通状态，这时，DC直流电源输入的电流顺着图中粗黑线标示的路线和箭头方向从正极流向负极，形成回路，在这一过程中，浮动均压电容充电，其充电饱和电压为Uin/2，这时，变压器T1原边绕组两端承受的电压为Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为Uin-UCBLK＝Uin/2；变压器T1、T2的副边串联输出Uin/k电平。
参见图4，控制开关器件S2、S4导通，此时，开关器件S6的反向并联二极管D6也处于导通状态，这时，DC直流电源输入的电流顺着图中粗黑线标示路线经输入电容Cin1、变压器T1原边绕组、开关器件S2从正极流向负极，同时，浮动均压电容CBLK经由开关器件S4、变压器T2原边绕组、开关器件S2和开关器件S6的反向并联二极管D6而放电，放电电压为Uin/2，则变压器T1原边绕组两端承受的电压为Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为UCBLK＝Uin/2；变压器T1、T2的副边串联输出Uin/k电平。
参见图5，控制开关器件S2导通，这时，DC直流电源输入的电流顺着图中粗黑线标示的路线和箭头方向从正极流向负极，形成回路，则变压器T1原边绕组两端承受的电压为Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为0；变压器T1T2的副边串联输出Uin/2k电平。
参见图6，控制开关S1导通，这时，DC直流电源输入的电流顺着图中粗黑线标示路线和箭头方向从正极流向负极，形成回路，则变压器T1原边绕组两端承受的电压为-Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为0；变压器T1、T2的副边串联输出-Uin/2k电平。
参见图7，控制开关器件S1、S6导通，此时，S4的反向并联二极管D4处于导通状态，这时，DC直流电源输入的电流经开关器件S1、变压器T2原边绕组、输入电容Cin2从正极流向负极，同时，DC直流电源输入的电流还经开关器件S1、变压器T2原边绕组、S4的反向并联二极管D、浮动均压电容CBLK、开关器件S6从正极流向负极，在这一过程中，浮动均压电容CBLK充电，充电饱和电压为Uin/2，则变压器T1原边绕组两端承受的电压为-Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为-(Uin-UCBLK)＝-Uin/2；变压器T1、T2的副边串联输出-Uin/k电平。
参见图8，控制开关器件S1、S5导通，此时，开关器件S3的反向并联二极管D3也处于导通状态，这时，DC直流电源输入的电流经开关器件S1、变压器T1原边绕组、输入电容Cin2从正极流向负极，同时，浮动均压电容CBLK经由开关器件S3的反向并联二极管D3、开关器件S1、变压器T2原边绕组和开关器件S5放电，放电电压为Uin/2，则变压器T1原边绕组两端承受的电压为-Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为-UCBLK＝Uin/2；变压器T1T2的副边串联输出-Uin/k电平。
参见图9，控制开关S1、S5、S6导通，这时，DC直流电源输入的电流顺着图中粗黑线标示路线和箭头方向从正极流向负极，形成回路，则变压器T1原边绕组两端承受的电压为-Uin/2；变压器T2原边绕组两端承受的电压为-Uin；变压器T1、T2的副边串联输出-3Uin/2k电平。
参见图1，当电路中所有自关断开关器件均关断时，该电路输出0电平。
以上图3、图4的控制模式不同，但可输出相同的电平，且流过均压电容CBLK的电流相反，在控制中交替使用图3、图4中的控制模式，可以平衡浮动均压电容CBLK上的电压。
同理，以上图7、图8的控制模式不同，但可输出相同的电平，且流过浮动均压电容CBLK的电流相反，在控制中交替使用图7、图8中的控制模式，可以平衡均压电容CBLK上的电压。
参见图10，根据图中的时序将图1～9中的控制模式进行组合，即可得出图中所示的七电平工频正弦逆变输出波形。

Claims (1)

1.一种七电平DC-AC变换器，其特征是：在DC电源的正、负输入端（1、7）上依次接有两个串联的输入电容（Cin1、Cin2）和一个桥路，在所述桥路左半桥的上桥臂上串联第一自关断开关器件（S1），在所述桥路左半桥的下桥臂上串联第二自关断开关器件（S2），在所述桥路右半桥的上桥臂上串联第三自关断开关器件（S3）和第四自关断开关器件（S4），在所述桥路右半桥的下桥臂上串联第五自关断开关器件（S5）和第六自关断开关器件（S6），并且所述第一、第二、第三、第四、第五和第六自关断开关器件（S1、S2、S3、S4、S5、S6）均分别带有各自的反向并联二极管（D1、D2、D3、D4、D5、D6）；所述的第三、第四自关断开关器件的串联点（4）与第五、第六自关断开关器件的串联点（6）之间连接一个浮动均压电容（CBLK），在所述两个输入电容（Cin1、Cin2）的串联点与第一、第二自关断开关器件（S1、S2）的串联点之间连接第一输出变压器（T1），在第一、第二自关断开关器件（S1、S2）的串联点（3）和第四、第五自关断开关器件（S4、S5）的串联点（5）之间连接第二输出变压器（T2），所述第一输出变压器（T1）和第二输出变压器（T2）的副边绕组串联。 
CN201110303201.5A 2011-10-09 2011-10-09 一种七电平dc-ac变换器 Active CN102437764B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110303201.5A CN102437764B (zh) 2011-10-09 2011-10-09 一种七电平dc-ac变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110303201.5A CN102437764B (zh) 2011-10-09 2011-10-09 一种七电平dc-ac变换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102437764A CN102437764A (zh) 2012-05-02
CN102437764B true CN102437764B (zh) 2014-01-01

Family

ID=45985673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110303201.5A Active CN102437764B (zh) 2011-10-09 2011-10-09 一种七电平dc-ac变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102437764B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104539160B (zh) * 2014-11-29 2017-04-19 西安爱科赛博电气股份有限公司 极低输出电压纹波二极管钳位多电平直流变换器及直流电源
CN107681912B (zh) * 2017-10-30 2023-09-29 西南交通大学 一种五电平变换器的均压电路及其均压方法
CN110098759B (zh) * 2019-06-14 2020-05-05 安徽工业大学 一种升压半桥逆变器的控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1625032A (zh) * 2004-12-16 2005-06-08 西安交通大学 五电平高频直流变换装置
CN101459409A (zh) * 2008-12-25 2009-06-17 浙江大学 双端供电多相交流电机变频调速装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1625032A (zh) * 2004-12-16 2005-06-08 西安交通大学 五电平高频直流变换装置
CN101459409A (zh) * 2008-12-25 2009-06-17 浙江大学 双端供电多相交流电机变频调速装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102437764A (zh) 2012-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102334274B (zh) 转换器
CN101262180B (zh) 箝位式多电平变换器用的单相电路拓扑结构
CN103368427A (zh) 单相逆变器及其系统和三相逆变器及其系统
CN103715930B (zh) 一种提升柔性直流输电系统容量的方法
CN109149986B (zh) 一种类三电平混合式模块化多电平变换器及其控制方法
CN104218832A (zh) 一种单相五电平拓扑及逆变器
CN102355152A (zh) 浮动电容混合三电平dc-ac逆变器及其控制方法
CN104022668A (zh) 基于准比例谐振控制的三相npc并网逆变器
CN202586797U (zh) 一种具有双向功率开关的五电平变流拓扑结构及其应用
CN102437764B (zh) 一种七电平dc-ac变换器
CN104660081A (zh) 一种有源钳位双三电平变频器及其损耗平衡调制算法
CN103856095A (zh) 一种全桥电流源型高频隔离式三电平逆变器
CN104883075A (zh) 一种新型级联型6kV矿用高压防爆变频器
CN106787904A (zh) 变压器辅助换流的谐振极型软开关逆变电路
CN101834451A (zh) 高压背靠背变流器
CN104065289A (zh) 反激高频隔离式三电平逆变器
CN104539160B (zh) 极低输出电压纹波二极管钳位多电平直流变换器及直流电源
CN204707045U (zh) 一种配电网电力电子变压器
CN100386959C (zh) 五电平高频直流变换装置
CN104682712A (zh) 应用于电流源型lcl高频谐振变换器的scc结构
CN202231621U (zh) 一种变流器的并联结构
CN204498017U (zh) 一种多电平变换器电路
CN105391371A (zh) 基于六个功率开关管的两相三电平逆变驱动电路
CN102684504A (zh) 三电平直流变换器
CN102355139A (zh) 一种变流器的并联结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: 710119 Xi'an high tech Zone, Shaanxi new industrial park information Avenue, No. 12

Applicant after: Xi'an Actionpower Electrical Co.,Ltd.

Address before: 710119 Xi'an high tech Zone, Shaanxi new industrial park information Avenue, No. 12

Applicant before: Xi'an Aike Electronics Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: XI AN AIKE ELECTRONICS CO., LTD. TO: XI AN ACTIONPOWER ELECTRICAL CO., LTD.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant