CN103684009A - 独立三电平输出桥式变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种独立三电平输出桥式变频器，由四个结构相同的可控开关构成，四个可控开关分别为第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和第四可控开关，第一可控开关的第一端与第三可控开关的第二端均与输入电源的第一端连接，第二可控开关的第一端与第四可控开关的第二端均与输入电源的第二端连接，第一可控开关的第二端与第二可控开关的第二端均与输出电源的第一端连接，第三可控开关的第一端与第四可控开关的第一端均与输出电源的第二端连接。本发明通过对四个可控开关的控制，实现三种不同电平的输出，从而完成对交流电源的变频处理，具有所需器件数量少、易于模块化的优点，适合作为电网接口的变频器。
Description
技术领域
本发明涉及一种变频器，尤其涉及一种易于实现模块化结构的独立三电平输出桥式变频器。
背景技术
随着现代工业的深度发展，大功率变流装置在国民经济中的应用越来越广泛，如大容量变频器、大功率电力有源滤波器、静止无功补偿装置、MW级风电机组用变流器等，而对于大功率变流器场合，大功率开关器件的功率处理能力和开关频率之间往往存在着矛盾，通常功率越大开关频率越低。由于开关频率的限制难以应用PWM技术来改善传统大容量变流器的性能。因此，在大功率变流器场合，人们往往希望大功率、耐高压的电力电子装置能够工作在尽可能高的开关频率下，以便提高输出波形的质量。
普通型变频器通常也称为两电平变频器，这种拓扑结构比较简单，为了获得大功率，一般依靠开关器件串联以承受高压，将开关器件并联以承受大电流，但由于功率器件参数的离散性，这将带来静、动态均压和均流等一系列问题，技术上的不确定因素影响很大，可靠性不高；但由于输出只有两电平，电压波动大，产生较大谐波。因此这种结构应用范围非常有限。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种易于实现模块化结构的独立三电平输出桥式变频器。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明所述独立三电平输出桥式变频器由四个结构相同的可控开关构成，四个所述可控开关分别为第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和第四可控开关，所述第一可控开关的第一端与所述第三可控开关的第二端均与输入电源的第一端连接，所述第二可控开关的第一端与所述第四可控开关的第二端均与所述输入电源的第二端连接，所述第一可控开关的第二端与所述第二可控开关的第二端均与输出电源的第一端连接，所述第三可控开关的第一端与所述第四可控开关的第一端均与所述输出电源的第二端连接。
具体地，所述可控开关包括一个三极管和一个二极管，所述三极管的发射极与所述二极管的正极连接，所述三极管的集电极与所述二极管的负极连接，所述三极管的发射极为所述可控开关的第一端，所述三极管的集电极为所述可控开关的第二端，所述三极管的基极为所述可控开关的控制输入端。
本发明的有益效果在于：
本发明通过对四个可控开关的控制，实现三种不同电平的输出，从而完成对交流电源的变频处理，具有所需器件数量少、易于模块化的优点，适合作为电网接口的变频器。
附图说明
图1是本发明所述独立三电平输出桥式变频器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明所述独立三电平输出桥式变频器由四个结构相同的可控开关构成，四个所述可控开关分别为第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和第四可控开关S4，第一可控开关S1的第一端与第三可控开关S3的第二端均与输入电源Vin的第一端连接，第二可控开关S2的第一端与第四可控开关S4的第二端均与输入电源Vin的第二端连接，第一可控开关S1的第二端与第二可控开关S2的第二端均与输出电源Vout的第一端连接，第三可控开关S3的第一端与第四可控开关S4的第一端均与输出电源Vout的第二端连接。
如图1所示，可控开关（第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3或第四可控开关S4）包括一个三极管和一个二极管，三极管的发射极与二极管的正极连接，三极管的集电极与二极管的负极连接，三极管的发射极为可控开关的第一端，三极管的集电极为可控开关的第二端，三极管的基极为可控开关的控制输入端。上述可控开关的结构为常规结构，所以未在图中标记三极管和二极管的符号。
通过对第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和第四可控开关S4的基极信号的控制，实现各可控开关的开、关状态，从而输出不同电平，再由这些电平组合为不同频率的电源。具体而言，假定输入电源Vin为正，则当第一可控开关S1和第一可控开关S4导通、同时第二可控开关S2和第三可控开关S3截止时，输出电源Vout为+E（E为输出电压值）；当第一可控开关S1和第一可控开关S4截止、同时第二可控开关S2和第三可控开关S3导通时，输出电源Vout为-E；第一可控开关S1和第二可控开关S2截止、或者第三可控开关S3和第四可控开关S4截止时，输出电源Vout为零。其它情况类推，任意时刻，输出电源Vout均为+E、-E和零电平之一，所以称为三电平输出。
Claims (2)
1.一种独立三电平输出桥式变频器，其特征在于：由四个结构相同的可控开关构成，四个所述可控开关分别为第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和第四可控开关，所述第一可控开关的第一端与所述第三可控开关的第二端均与输入电源的第一端连接，所述第二可控开关的第一端与所述第四可控开关的第二端均与所述输入电源的第二端连接，所述第一可控开关的第二端与所述第二可控开关的第二端均与输出电源的第一端连接，所述第三可控开关的第一端与所述第四可控开关的第一端均与所述输出电源的第二端连接。
2.根据权利要求1所述的独立三电平输出桥式变频器，其特征在于：所述可控开关包括一个三极管和一个二极管，所述三极管的发射极与所述二极管的正极连接，所述三极管的集电极与所述二极管的负极连接，所述三极管的发射极为所述可控开关的第一端，所述三极管的集电极为所述可控开关的第二端，所述三极管的基极为所述可控开关的控制输入端。
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