CN214125176U - 一种基于psm技术的多电平逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于PSM技术的多电平逆变器，包括：正电平桥臂、负电平桥臂以及一个负载RL；该正电平桥臂是由m个正PSMp电源模块串联而成，并输出正电平；该负电平桥臂是由m个负PSMn电源模块串联而成，并输出负电平。本实用新型能实现任意奇数电平的波形输出，有利于电机拖动及电网的功率因数，从而能实现多组并联运行并提高输出电流的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，具体的说是一种基于PSM技术的多电平逆变器。
背景技术
随着对电力电子技术的发展，逆变器的发展日新月异，但在中压大功率方面的逆变器技术发展方面速度相对较慢。原因在于，中压大功率逆变器的结构比较单一并且对于多电平的中压大功率逆变器控制复杂、元器件众多。因此，大多数情况下，中压大功率逆变器采用三电平结构，对电网污染较大。
发明内容
本实用新型为克服现有技术的不足之处，提供一种基于PSM技术的多电平逆变器，以期能实现任意奇数电平的波形输出，有利于电机拖动及电网的功率因数，从而能实现多组并联运行并提高输出电流的目的。
为了实现以上目的，本实用新型提供如下技术方案：
本实用新型一种基于PSM技术的多电平逆变器的特点是包括：正电平桥臂、负电平桥臂以及一个负载RL；
所述正电平桥臂是由m个正PSMp电源模块串联而成，并输出正电平；
所述负电平桥臂是由m个负PSMn电源模块串联而成，并输出负电平；
第1个正PSMp1电源模块的正极与所述负载RL的一端连接；
第1个正PSMp1电源模块的负极与第2个正PSMp2电源模块的正极连接；
第i个正PSMpi电源模块的负极与第i+1个正PSMpi+1电源模块的正极连接；
第n个负PSMpn电源模块的负极接地，以实现正电平桥臂的电源模块之间的串联；
第1个负PSMn1电源模块的负极与所述负载RL的另一端连接；
第1个负PSMn1电源模块的正极与第2个负PSMn2的负极连接；
第i个负PSMni电源模块的正极与第i+1个负PSMn i+1的负极连接；
第n个负PSMnn电源模块的正极接地，以实现负电平桥臂的电源模块之间的串联，i＝2,3,…，m-1。
本实用新型所述的基于PSM技术的多电平逆变器的特点也在于：
第1个正PSMp1电源模块包括：第1正隔离变压器、第1正整流桥、第1正滤波电容、第1正IGBT开关K1；
交流进线通过第1正隔离变压器与第1正整流桥的输入相连，第1正整流桥的输出与第1正滤波电容的负端并联，第1正滤波电容的正端与第1正IGBT开关K1的集电极相连；第1正IGBT开关K1的发射极与所述负载RL的一端相连；第1正IGBT开关K1的发射极作为第1个正PSMp1电源模块的正输出端；以第1正滤波电容的负端作为第1个正PSMp1电源模块的负输出端；
其余m-1个正PSMp1电源模块中的任意第i个正PSMpj电源模块包括：第i正隔离变压器、第i正整流桥、第i正滤波电容、第i正IGBT开关Ki、第i正反并二极管；
交流进线通过第i正隔离变压器与第i正整流桥的输入相连，第i正整流桥的输出与第i正滤波电容的负端并联连接，第i正滤波电容的正端与第i正IGBT开关Ki的集电极相连，第i正IGBT开关Ki的发射极与第i正反并二极管的阴极相连，并作为第i个正PSMpi电源模块的正输出端，第i正整流桥的负端与第i正反并二极管的阳极相连，并作为第i个正PSMpi电源模块的负输出端。
第1个负PSMn1电源模块包括：第1负隔离变压器、第1负整流桥、第1负滤波电容、第1负IGBT开关S1；
交流进线通过第1负隔离变压器与第1负整流桥的输入相连，第1负整流桥的输出与第1负滤波电容的负端并联，第1负滤波电容的正端与第1负IGBT开关S1的集电极相连；第1IGBT开关S1的发射极与所述负载RL的另一端相连；以第1负滤波电容的正端作为第1个负PSMn1电源模块的正输出端；以第1负滤波电容的负端作为第1个负PSMn1电源模块的负输出端；
其余m-1个负PSMn1电源模块中的任意第i个负PSMnj电源模块包括：第i负隔离变压器、第i负整流桥、第i负滤波电容、第i负IGBT开关Si、第i负反并二极管；
交流进线通过第i负隔离变压器与第i负整流桥的输入相连，第i负反并二极管的阴极与第i负滤波电容的正端连接，并作为第i个负PSMnj电源模块的正输出端；第i负滤波电容的负端与第i负IGBT开关Si的发射极连接，第i负IGBT开关Si的集电极与第i负反并二极管的阳极相连，并作为第i个负PSMnj电源模块的负输出端。
与现实技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1、本实用新型可以实现任意奇数电平的波形输出，对电机拖动及电网的功率因数都有较大的好处。该逆变器与传统的MMC逆变器结构相似，但是与MMC逆变器相比具有结构简单，控制逻辑简单，不存在电容均压问题，可以实现多组并联运行提高输出电流等优点。
2、本实用新型能根据输出电平数来配置电源模块，如需要输出7电平，则需要配置6个电源模块，以此类推，可以实现2m+1个电平的输出(m为一个桥臂的PSM电源模块数量)，并且各个PSM模块结构基本相同，易于实现系统的集成及维护。
附图说明
图1为本实用新型PSM逆变器拓扑结构图；
图2为本实用新型PSM逆变器电路图；
图3为本实用新型PSM逆变器输出波形图。
具体实施方式
本实施例中，如图1所示，一种基于PSM技术的多电平逆变器至少有2组桥臂组成，包括：一组正电平桥臂、另一组负电平桥臂，还包括一个负载RL；
正电平桥臂是由m个正PSMp电源模块串联而成，并输出正电平；
负电平桥臂是由m个负PSMn电源模块串联而成，并输出负电平；
第1个正PSMp1电源模块的正极与负载RL的一端连接；
第1个正PSMp1电源模块的负极与第2个正PSMp2电源模块的正极连接；
第i个正PSMpi电源模块的负极与第i+1个正PSMpi+1电源模块的正极连接；
第n个负PSMpn电源模块的负极接地，以实现正电平桥臂的电源模块之间的串联；
第1个负PSMn1电源模块的负极与负载RL的另一端连接；
第1个负PSMn1电源模块的正极与第2个负PSMn2的负极连接；
第i个负PSMni电源模块的正极与第i+1个负PSMn i+1的负极连接；
第n个负PSMnn电源模块的正极接地，以实现负电平桥臂的电源模块之间的串联，i＝2,3,…，m-1。
本实施例中，如图2所示，正电平桥臂的PSM模块，除了第1正PSMp1模块结构少一个反并二极管之外，其它PSM电源模块完全相同。第1个正PSMp1电源模块包括：第1正隔离变压器、第1正整流桥、第1正滤波电容、第1正IGBT开关K1；
交流进线通过第1正隔离变压器与第1正整流桥的输入相连，第1正整流桥的输出与第1正滤波电容的负端并联，第1正滤波电容的正端与第1正IGBT开关K1的集电极相连；第1正IGBT开关K1的发射极与负载RL的一端相连；第1正IGBT开关K1的发射极作为第1个正PSMp1电源模块的正输出端；以第1正滤波电容的负端作为第1个正PSMp1电源模块的负输出端；
其余m-1个正PSMp1电源模块中的任意第i个正PSMpj电源模块包括：第i正隔离变压器、第i正整流桥、第i正滤波电容、第i正IGBT开关Ki、第i正反并二极管；
交流进线通过第i正隔离变压器与第i正整流桥的输入相连，第i正整流桥的输出与第i正滤波电容的负端并联连接，第i正滤波电容的正端与第i正IGBT开关Ki的集电极相连，第i正IGBT开关Ki的发射极与第i正反并二极管的阴极相连，并作为第i个正PSMpi电源模块的正输出端，第i正整流桥的负端与第i正反并二极管的阳极相连，并作为第i个正PSMpi电源模块的负输出端。
如图2所示，负电平桥臂的PSM模块，除了第1负PSMn1电源模块结构少一个反并二极管之外，其它PSM电源模块完全相同。第1个负PSMn1电源模块包括：第1负隔离变压器、第1负整流桥、第1负滤波电容、第1负IGBT开关S1；
交流进线通过第1负隔离变压器与第1负整流桥的输入相连，第1负整流桥的输出与第1负滤波电容的负端并联，第1负滤波电容的正端与第1负IGBT开关S1的集电极相连；第1IGBT开关S1的发射极与负载RL的另一端相连；以第1负滤波电容的正端作为第1个负PSMn1电源模块的正输出端；以第1负滤波电容的负端作为第1个负PSMn1电源模块的负输出端；
其余m-1个负PSMn1电源模块中的任意第i个负PSMnj电源模块包括：第i负隔离变压器、第i负整流桥、第i负滤波电容、第i负IGBT开关Si、第i负反并二极管；
交流进线通过第i负隔离变压器与第i负整流桥的输入相连，第i负反并二极管的阴极与第i负滤波电容的正端连接，并作为第i个负PSMnj电源模块的正输出端；第i负滤波电容的负端与第i负IGBT开关Si的发射极连接，第i负IGBT开关Si的集电极与第i负反并二极管的阳极相连，并作为第i个负PSMnj电源模块的负输出端。
如图3所示，该多电平逆变器输出波形是：正半周期的电压波形与负半周期的电压波形完全一致，多电平上升至峰值，然后呈多电平下降。
Claims (3)
1.一种基于PSM技术的多电平逆变器，其特征是包括：正电平桥臂、负电平桥臂以及一个负载RL；
所述正电平桥臂是由m个正PSMp电源模块串联而成，并输出正电平；
所述负电平桥臂是由m个负PSMn电源模块串联而成，并输出负电平；
第1个正PSMp1电源模块的正极与所述负载RL的一端连接；
第1个正PSMp1电源模块的负极与第2个正PSMp2电源模块的正极连接；
第i个正PSMpi电源模块的负极与第i+1个正PSMpi+1电源模块的正极连接；
第n个负PSMpn电源模块的负极接地，以实现正电平桥臂的电源模块之间的串联；
第1个负PSMn1电源模块的负极与所述负载RL的另一端连接；
第1个负PSMn1电源模块的正极与第2个负PSMn2的负极连接；
第i个负PSMni电源模块的正极与第i+1个负PSMn i+1的负极连接；
第n个负PSMnn电源模块的正极接地，以实现负电平桥臂的电源模块之间的串联，i＝2,3,…，m-1。
2.根据权利要求1所述的基于PSM技术的多电平逆变器，其特征是：
第1个正PSMp1电源模块包括：第1正隔离变压器、第1正整流桥、第1正滤波电容、第1正IGBT开关K1；
交流进线通过第1正隔离变压器与第1正整流桥的输入相连，第1正整流桥的输出与第1正滤波电容的负端并联，第1正滤波电容的正端与第1正IGBT开关K1的集电极相连；第1正IGBT开关K1的发射极与所述负载RL的一端相连；第1正IGBT开关K1的发射极作为第1个正PSMp1电源模块的正输出端；以第1正滤波电容的负端作为第1个正PSMp1电源模块的负输出端；
其余m-1个正PSMp1电源模块中的任意第i个正PSMpj电源模块包括：第i正隔离变压器、第i正整流桥、第i正滤波电容、第i正IGBT开关Ki、第i正反并二极管；
交流进线通过第i正隔离变压器与第i正整流桥的输入相连，第i正整流桥的输出与第i正滤波电容的负端并联连接，第i正滤波电容的正端与第i正IGBT开关Ki的集电极相连，第i正IGBT开关Ki的发射极与第i正反并二极管的阴极相连，并作为第i个正PSMpi电源模块的正输出端，第i正整流桥的负端与第i正反并二极管的阳极相连，并作为第i个正PSMpi电源模块的负输出端。
3.根据权利要求1所述的基于PSM技术的多电平逆变器，其特征是：
第1个负PSMn1电源模块包括：第1负隔离变压器、第1负整流桥、第1负滤波电容、第1负IGBT开关S1；
交流进线通过第1负隔离变压器与第1负整流桥的输入相连，第1负整流桥的输出与第1负滤波电容的负端并联，第1负滤波电容的正端与第1负IGBT开关S1的集电极相连；第1IGBT开关S1的发射极与所述负载RL的另一端相连；以第1负滤波电容的正端作为第1个负PSMn1电源模块的正输出端；以第1负滤波电容的负端作为第1个负PSMn1电源模块的负输出端；
其余m-1个负PSMn1电源模块中的任意第i个负PSMnj电源模块包括：第i负隔离变压器、第i负整流桥、第i负滤波电容、第i负IGBT开关Si、第i负反并二极管；
交流进线通过第i负隔离变压器与第i负整流桥的输入相连，第i负反并二极管的阴极与第i负滤波电容的正端连接，并作为第i个负PSMnj电源模块的正输出端；第i负滤波电容的负端与第i负IGBT开关Si的发射极连接，第i负IGBT开关Si的集电极与第i负反并二极管的阳极相连，并作为第i个负PSMnj电源模块的负输出端。
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| CN202120321127.9U CN214125176U (zh) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | 一种基于psm技术的多电平逆变器 |
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| CN202120321127.9U Active CN214125176U (zh) | 2021-02-04 | 2021-02-04 | 一种基于psm技术的多电平逆变器 |
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