CN208241591U - 一种采用晶闸管和igbt的新型双电平逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用晶闸管和IGBT的新型双电平逆变器，包括直流电源、ABC三条相同支路，所述支路的两端均分别连接直流电源的正负输出；将逆变器支路中传统的6个IGBT结构变更为晶闸管与3个IGBT的组合，并且通过验证能完全实现6个IGBT结构的功能和性能，节约了成本，在工业领域有一定意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及逆变器领域，具体涉及一种采用晶闸管和IGBT的新型双电平逆变器。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又被称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅，其成本低于IGBT，在很多领域可以进行取代，无需采用IGBT的方案。
目前双电平逆变器一般采用六个IGBT元件组成三个支路，虽然电路结构简单，但IGBT元件价格较高，在考虑成本时，是一个比较重要的组成部分。用晶闸管代替IGBT可以进行成本控制。
实用新型内容
为了解决背景技术中IGBT成本高的本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种采用晶闸管和IGBT的新型双电平逆变器，包括直流电源、ABC三条相同支路，所述支路的两端均分别连接直流电源的正负输出；
所述支路包括上端口，下端口，第一至第四二极管，一个IGBT、第一至第三电容，第一至第二晶闸管；
所述第一晶闸管的正极连接第一二极管的负极，构成支路的正输入端；所述第二晶闸管的负极连接第二二极管的正极，构成支路的负输入端；
所述IGBT具有G、C、E三个极，G为PWM信号输入端，C极连接第一晶闸管的负极与第一二极管的正极、第三二极管的负极；E极连接第二晶闸管的正极与第二二极管的负极、第四二极管的正极；
第三二极管的正极连接第四二极管的负极，构成该支路的输出端；
第一电容并联在第一二极管两端，第二电容并联在第二二极管两端，第三电容两端分别连接所述IGBT的C、E两极。
本实用新型通过合适的PWM驱动可以替代现有技术中六个IGBT的逆变器，达到同样的效果。在仿真同样效果的情况下，用成本低的6个晶闸管和二极管替代了3个高成本IGBT，在工业领域有一定意义。
附图说明
图1为本实用新型支路结构示意图；
图2为本实用新型整体结构示意图；
图3-8为本实用新型实施例中六中工作模式的电流流向图；
图9为本实用新型实施例中逆变器的开关状态表。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
一种采用晶闸管和IGBT的新型双电平逆变器，包括直流电源VDC、ABC三条相同支路，所述支路的两端均分别连接直流电源的正负输出；三条支路的输出端均连接负载，所述负载包含三个电阻与电感串联的组合，组合的一端连接输出端，另一端相连于一点。
所述支路结构示意图如附图2，VT1、VT2为晶闸管，具有正极负极和控制极，D1-D4为二极管，S1为IGBT模块具有GCE三端，VT1的正极连接D1的负极，构成支路的正输入端；VT2的负极连接D2的正极，构成支路的负输入端；
所述IGBT具有G、C、E三个极，G为PWM信号输入端，C极连接VT1的负极与D1的正极、D3的负极；E极连接VT2的正极与D2的负极、D4的正极；
D3的正极连接D4的负极，构成该支路的输出端；
C1并联在D1两端，C2并联在D2管两端，C3两端分别连接所述IGBT的C、E两极。
以上对该实用新型的一条支路进行了结构描述，本实施例共有三条相同支路A、B、C，如图1，其中SA、SB、SC分别处在A、B、C三条支路中。
三条支路输出端分别串联阻值和电感量相等的电阻和电感，然后连接于一点。
如附图1，本实施例中共有6个晶闸管VT1-VT6，三个IGBT，SA-SC。采用三相电压相位角为120°的新型逆变器，实现了采用IGBT的各种调制算法以及采用二极管的完整转换器。附图3-8是该两电平逆变器在不同开关状态下的六种能量传输模式。六种模式具体阐述如下：
(1)如图3和表1(开关信号为110)所示，逆变器的晶闸管VT1，VT2，VT3工作。系统的能量传递路径是VDC正端到VT1-SA-DAP-A相负载-C相负载-DCN-SC-VT2-VDC负端；VDC正端-VT3-SB-DBP-B相负载-C相负载-DCN-SC-VT2-VDC负端。
(2)如图4和表1(开关信号为010)所示，逆变器的晶闸管VT2，VT3，VT4工作。该系统的能量传递路径是VDC正端到VT3-SB-DBP-B相负载-C相负载-DCN-SC-VT2-VDC负端；VDC正端-VT3-SB-DBP-B相负载-A相负载-DAN-SA-VT4-VDC负端。
(3)如图5和表1(开关信号为011)所示，逆变器的晶闸管VT3，VT4，VT5工作。系统的能量传输路径为VDC正端到VT3-SB-DBP-B相负载-A相负载-DSA-VT4-VDC负端；VDC正极-VT5-SC-DCP-C相负载-A相负载-DAN-SA-VT4-VDC负极。
(4)如图6和表1所示(开关信号为001)，逆变器的晶闸管VT4，VT5，VT6工作，系统的能量传输路径为VDC正端至VT5-SC-DCP-C相负载-B相负载-DBN-SB-VT6-VDC负端；VDC正端-VT5-SC-DCP-C相负载-A相负载-DAN-SA-VT4-VDC负极端子。
(5)如图7和表1所示(开关信号为101)，逆变器的晶闸管VT5，VT6，VT1工作，系统的能量传输路径为VDC正端至VT5-SC-DCP-C相负载-B相负载-DBN-SB-VT6-VDC负端；VDC正端-VT1-SA-DAP-A相负载-B相负载-DBN-SB-VT6-VDC负端。
(6)如图8和表1(开关信号为100)所示，逆变器的晶闸管VT6，VT1，VT2工作，系统的能量传输路径为VDC正端到VT1-SA-DAP-A相负载-B相负载-DBN-SB-VT6-VDC负端；VDC正端-VT1-SA-DAP-A相负载-C相负载-DCN-SC-VT2-VDC负端。
按照附图3-8所示的能量传输模式的周期，可以得到逆变器的开关时间表和开关状态表表1。
图9是晶闸管VT1至VT6和开关SA-SC的序列图。
令上桥臂(VT1，VT3，VT5，SA，SB，SC)的值为1，下桥臂(VT2，VT4，VT6，SA，SB，SC)的值为0，可以建立新型二电平逆变器的开关状态表，如表1所示。
表1.逆变器的开关状态
如附图9所示，在晶闸管VT1和VT4,VT3和VT6,VT2和VT5之间存在180度的差值；在VT1和VT3，VT5之间的差值为120度。IGBT，SA，SB，SC输出正弦脉宽调制波。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种采用晶闸管和IGBT的新型双电平逆变器，包括直流电源、A、B、C三条相同支路，所述支路的正负输入端均分别连接直流电源的正负输出，其特征在于：
所述支路包括第一至第四二极管，一个IGBT、第一至第三电容，第一至第二晶闸管；
所述第一晶闸管的正极连接第一二极管的负极，构成支路的正输入端；所述第二晶闸管的负极连接第二二极管的正极，构成支路的负输入端；
所述IGBT具有G、C、E三个极，G为PWM信号输入端，C极连接第一晶闸管的负极与第一二极管的正极、第三二极管的负极；E极连接第二晶闸管的正极与第二二极管的负极、第四二极管的正极；
第三二极管的正极连接第四二极管的负极，构成该支路的输出端；
第一电容并联在第一二极管两端，第二电容并联在第二二极管两端，第三电容两端分别连接所述IGBT的C、E两极。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110707983A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-17 | 华中科技大学 | 基于磁场调制的开关磁阻电机开绕组驱动拓扑与控制方法 |
| CN111342722A (zh) * | 2020-04-06 | 2020-06-26 | 华中科技大学 | 用于磁场调制开关磁阻电机的九开关驱动系统及控制方法 |
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2018
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| CN111342722B (zh) * | 2020-04-06 | 2022-02-15 | 华中科技大学 | 用于磁场调制开关磁阻电机的九开关驱动系统及控制方法 |
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