CN202889241U - 独立五电平输出电容箝位桥式变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种独立五电平输出电容箝位桥式变频器，由八个结构相同的可控开关和两个电容构成，八个可控开关形成桥式连接，八个可控开关中，四个可控开关串联连接形成一个串联电路，两个串联电路并联后的两端为输出电源的两端，两个串联电路的中心节点为输入电源的两端，电容串联于串联电路中的中心节点两侧的两个节点之间。本实用新型通过对八个可控开关的控制，实现五种不同电平的输出，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；同时通过电容两端的电压对冗余状态的选择保持平衡，形成对输出电压的箝位控制。

Description

独立五电平输出电容箝位桥式变频器

技术领域

 本实用新型涉及一种变频器，尤其涉及一种易于实现模块化结构的独立五电平输出电容箝位桥式变频器。

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

本实用新型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五电平输出电容箝位桥式变频器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型所述独立五电平输出电容箝位桥式变频器由八个结构相同的可控开关和两个电容构成，八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、第四可控开关、第五可控开关、第六可控开关、第七可控开关和第八可控开关，两个电容分别为第一电容和第二电容，所述第四可控开关的第一端与所述第六可控开关的第二端均与输入电源的第一端连接，所述第三可控开关的第一端与所述第五可控开关的第二端均与所述输入电源的第二端连接，所述第四可控开关的第二端和所述第二可控开关的第一端均与所述第二电容的第一端连接，所述第三可控开关的第二端和所述第一可控开关的第一端均与所述第一电容的第一端连接，所述第一可控开关的第二端和所述第二可控开关的第二端均与输出电源的第一端连接，所述第六可控开关的第一端和所述第八可控开关的第二端均与所述第二电容的第二端连接，所述第五可控开关的第一端和所述第七可控开关的第二端均与所述第一电容的第二端连接，所述第七可控开关的第一端和所述第八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。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过对八个可控开关的控制，实现五种不同电平的输出，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；同时通过电容两端的电压对冗余状态的选择保持平衡，形成对输出电压的箝位控制。

附图说明

图1是本实用新型所述独立五电平输出电容箝位桥式变频器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述独立五电平输出电容箝位桥式变频器由八个结构相同的可控开关和两个电容构成，八个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、第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7和第八可控开关S8，两个电容分别为第一电容C1和第二电容C2，第四可控开关S4的第一端与第六可控开关S6的第二端均与输入电源Vin的第一端连接，第三可控开关S3的第一端与第五可控开关S5的第二端均与输入电源Vin的第二端连接，第四可控开关S4的第二端和第二可控开关S2的第一端均与第二电容C2的第一端连接，第三可控开关S3的第二端和第一可控开关S1的第一端均与第一电容C1的第一端连接，第一可控开关S1的第二端和第二可控开关S2的第二端均与输出电源Vout的第一端连接，第六可控开关S6的第一端和第八可控开关S8的第二端均与第二电容C2的第二端连接，第五可控开关S5的第一端和第七可控开关S7的第二端均与第一电容C1的第二端连接，第七可控开关S7的第一端和第八可控开关S8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、第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7或第八可控开关S8）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、第四可控开关S4、第五可控开关S5、第六可控开关S6、第七可控开关S7和第八可控开关S8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。任意时刻，输出电源Vout均为+2E、+E、-E、-2E和零电平之一，所以称为五电平输出。同时通过第一电容C1两端的电压和第二电容C2两端的电压对冗余状态的选择保持平衡，形成对输出电压Vout的箝位控制。

Claims (2)

1.一种独立五电平输出电容箝位桥式变频器，其特征在于：由八个结构相同的可控开关和两个电容构成，八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、第四可控开关、第五可控开关、第六可控开关、第七可控开关和第八可控开关，两个电容分别为第一电容和第二电容，所述第四可控开关的第一端与所述第六可控开关的第二端均与输入电源的第一端连接，所述第三可控开关的第一端与所述第五可控开关的第二端均与所述输入电源的第二端连接，所述第四可控开关的第二端和所述第二可控开关的第一端均与所述第二电容的第一端连接，所述第三可控开关的第二端和所述第一可控开关的第一端均与所述第一电容的第一端连接，所述第一可控开关的第二端和所述第二可控开关的第二端均与输出电源的第一端连接，所述第六可控开关的第一端和所述第八可控开关的第二端均与所述第二电容的第二端连接，所述第五可控开关的第一端和所述第七可控开关的第二端均与所述第一电容的第二端连接，所述第七可控开关的第一端和所述第八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所述的独立五电平输出电容箝位桥式变频器，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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