CN212305173U - 一种六桥臂四线电压源变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气技术领域，具体涉及一种六桥臂四线电压源变流器。包括第一单相H桥电压源逆变器、第二单相H桥电压源逆变器、第三单相H桥电压源逆变器、六台交流滤波电抗器和三台交流滤波电容器，第一单相H桥电压源逆变器的两个交流输出端分别连接到第一台与第二台交流滤波电抗器的一端，第一台与第二台交流滤波电抗器的另一端分别连接到第一台交流滤波电容器的两端，并分别作为第一交流输出端A和交流零线输出端N，三个单相H桥电压源逆变器的直流输出正端和负端分别连接在一起，形成直流正端DC+和直流负端DC‑。本六桥臂四线电压源变流器，与已有的基于NPC三电平逆变器的变流器相比，降低了整体成本和控制难度，提高了变流器的的变换效率。

Description

一种六桥臂四线电压源变流器

技术领域

本实用新型属于电气技术领域，具体涉及一种六桥臂四线电压源变流器。

背景技术

电压源变流器广泛应用于变频调速、电能质量治理、光伏逆变器、电池储能装置等领域，常用的有两电平变流器、中点钳位三电平变流器等。当需要大容量应用时，这些变流器一般经过升压变压器接入高电压等级电网。中点钳位三电平变流器可以输出三电平的相电压，因而输出谐波含量更小，可以降低交流滤波器的体积和成本，但需要增加钳位二极管支路，造成成本和损耗的增加。采用三个H桥电压源变流器共用直流侧，交流侧分别接入升压变压器的三相相互隔离的绕组也可以实现三电平的相电压输出，且不需要使用钳位二极管支路形成三电平相电压输出，因而成本和效率优于中点钳位三电平变流器，但悬浮的三相变压器绕组使得相间电压不确定，对交流输出开关的选择不利。因此，寻找一种成本更低、效率更高的三电平相电压输出电压源变流器具有重要经济意义。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种六桥臂四线电压源变流器，解决已有技术中存在的问题，降低成本且提高变流效率。

本实用新型提出的六桥臂四线电压源变流器，包括第一单相H桥电压源逆变器、第二单相H桥电压源逆变器、第三单相H桥电压源逆变器、六台交流滤波电抗器和三台交流滤波电容器；所述的第一单相H桥电压源逆变器的两个交流输出端分别连接到所述的第一台与第二台交流滤波电抗器的一端，所述的第一台与第二台交流滤波电抗器的另一端分别连接到所述的第一台交流滤波电容器的两端，并分别作为第一交流输出端A和交流零线输出端N；所述的第二单相H桥电压源逆变器的两个交流输出端分别连接到所述的第三台与第四台交流滤波电抗器的一端，所述的第三台与第四台交流滤波电抗器的另一端分别连接到所述的第二台交流滤波电容器的两端，并分别作为第二交流输出端B和交流零线输出端N；所述的第三单相H桥电压源逆变器的两个交流输出端分别连接到所述的第五台与第六台交流滤波电抗器的一端，所述的第五台与第六台交流滤波电抗器的另一端分别连接到所述的第三台交流滤波电容器的两端，并分别作为第三交流输出端C和交流零线输出端N；所述的三个单相H桥电压源逆变器的直流输出正端和负端分别连接在一起，形成直流正端DC+和直流负端DC-。

上述六桥臂四线电压源变流器中，所述的单相H桥电压源逆变器为单相两电平H桥电压源逆变器或单相三电平H桥电压源逆变器，单相两电平H桥电压源逆变器或单相三电平H桥电压源逆变器分别包括直流电容器和逆变桥臂。

本实用新型提出的六桥臂四线电压源变流器，其优点是：

本实用新型的六桥臂四线电压源变流器，与目前常用的基于NPC三电平逆变器的变流器相比，NPC三电平逆变器使用三个桥臂，本实用新型使用了六个桥臂，实现了NPC三电平逆变器两倍的功率变换，且避免了NPC三电平逆变器的钳位桥臂支路及上下电容电压平衡控制的要求，既降低了成本又降低了损耗，也降低了控制的难度。

附图说明

图1为本实用新型提出的六桥臂四线电压源变流器电路的结构示意图。

图2为图1所示的六桥臂四线电压源变流器中单相两电平H桥电压源逆变器的原理示意图。

具体实施方式

本实用新型提出的六桥臂四线电压源变流器，其电路的结构示意图如图1所示，包括第一单相H桥电压源逆变器(1)、第二单相H桥电压源逆变器(2)、第三单相H桥电压源逆变器(3)、六台交流滤波电抗器LA1、LA2、LB1、LB2、LC1、LC2和三台交流滤波电容器CA1、CB1、CC1；第一单相H桥电压源逆变器(1)的两个交流输出端分别连接到第一台交流滤波电抗器LA1与第二台交流滤波电抗器LA2的一端，第一台交流滤波电抗器LA1与第二台交流滤波电抗器LA2的另一端分别连接到的第一台交流滤波电容器CA1的两端，并分别作为第一交流输出端A和交流零线输出端N；第二单相H桥电压源逆变器(2)的两个交流输出端分别连接到第三台与第四台交流滤波电抗器LB1和LB2的一端，LB1和LB2的的另一端分别连接到第二台交流滤波电容器CB1的两端，并分别作为第二交流输出端B和交流零线输出端N；第三单相H桥电压源逆变器(3)的两个交流输出端分别连接到第五台与第六台交流滤波电抗器LC1和LC2的一端，LC1和LC2的的另一端分别连接到第三台交流滤波电容器CC1的两端，并分别作为第三交流输出端C和交流零线输出端N；第一单相H桥电压源逆变器(1)、第二单相H桥电压源逆变器(2)和第三单相H桥电压源逆变器(3)的直流输出正端和负端分别连接在一起，形成直流正端DC+和直流负端DC-。

第一单相H桥电压源逆变器(1)、第二单相H桥电压源逆变器(2)、第三单相H桥电压源逆变器(3)为单相两电平H桥电压源逆变器或单相三电平H桥电压源逆变器，分别包括直流电容器和逆变桥臂，见图2。

本实用新型的一个实施例中，单相H桥电压源逆变器可以采用常规的单相两电平H桥电压源逆变器，电路原理图见图2，也可以采用常规的单相一字型三电平H桥电压源逆变器或单相T字型三电平H桥电压源逆变器。在实际应用中，为扩大变流器装置容量，六桥臂四线电压源变流器还可以采用多台并联的方式运行。

本实用新型的六桥臂四线电压源变流器，即可以应用于电能质量控制装置实现无功或谐波电流的补偿，也可以应用于电池储能功率变换装置实现四象限的有功和无功功率变换。

本实用新型的六桥臂四线电压源变流器的工作原理图为：

三个单相H桥电压源逆变器共用直流侧，而交流侧可以形成四线输出，从而可以直接接入四线交流电源系统，或直接接入三相升压变压器低压侧的Yn绕组接线端，从而实现接入高电压等级电网。三个单相H桥电压源逆变器的左右桥臂PWM调制参考电压分别形成反相关系，从而使得每个H桥电压源逆变器输出的相电压为单个桥臂输出交流电压的2倍，实现了更大容量的变流输出。在电网无零线时，也可以以三线方式接入，零线N悬空。

和目前常用的基于一字型NPC三电平逆变器或T字型NPC三电平逆变器的变流器相比，NPC三电平逆变器使用三个桥臂，本实用新型使用了六个桥臂但实现了NPC三电平逆变器两倍的功率变换，因此功率器件没有浪费，且省去了NPC三电平逆变器的钳位桥臂支路及上下电容电压平衡控制的要求，因而既降低了成本又降低了损耗，也降低了控制的难度。本实用新型的六桥臂四线电压源变流器比NPC三电平电压源变流器更适用于大容量的变流应用。

Claims (2)

1.一种六桥臂四线电压源变流器，其特征在于，包括第一单相H桥电压源逆变器、第二单相H桥电压源逆变器、第三单相H桥电压源逆变器、六台交流滤波电抗器和三台交流滤波电容器，所述的第一单相H桥电压源逆变器的两个交流输出端分别连接到所述的第一台与第二台交流滤波电抗器的一端，所述的第一台与第二台交流滤波电抗器的另一端分别连接到所述的第一台交流滤波电容器的两端，并分别作为第一交流输出端A和交流零线输出端N；所述的第二单相H桥电压源逆变器的两个交流输出端分别连接到所述的第三台与第四台交流滤波电抗器的一端，所述的第三台与第四台交流滤波电抗器的另一端分别连接到所述的第二台交流滤波电容器的两端，并分别作为第二交流输出端B和交流零线输出端N；所述的第三单相H桥电压源逆变器的两个交流输出端分别连接到所述的第五台与第六台交流滤波电抗器的一端，所述的第五台与第六台交流滤波电抗器的另一端分别连接到所述的第三台交流滤波电容器的两端，并分别作为第三交流输出端C和交流零线输出端N；所述的三个单相H桥电压源逆变器的直流输出正端和负端分别连接在一起，形成直流正端DC+和直流负端DC-。

2.如权利要求1所述的六桥臂四线电压源变流器，其特征在于，所述的单相H桥电压源逆变器为单相两电平H桥电压源逆变器或单相三电平H桥电压源逆变器，单相两电平H桥电压源逆变器或单相三电平H桥电压源逆变器分别包括直流电容器和逆变桥臂。

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