CN218940965U - 一种新型的七电平逆变器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种新型的七电平逆变器，包括直流电源，十二个电源开关，一个二极管，三个电容器和负载，由于电路中将电容器与负载串联，可以解决传统电路中逆变器输出电平数较低，输出波形畸变率较大的问题。由于电容与直流电源并联，解决了传统逆变器中电容电压持续偏移的问题，降低了控制难度。本实用新型电路保障了逆变器能够正常稳定输出七电平，使此逆变系统器装置具有较高的可靠性和安全性。

Description

一种新型的七电平逆变器
技术领域
本实用新型涉逆变器领域，具体涉及一种新型的七电平逆变器。
背景技术
当前，世界上能源短缺，而能源的利用率已成为了能源使用的关键环节，传统逆变器由于逆变器输出电平数较低，导致输出波形畸变率较大的问题。因此，多电平逆变器凭借其独特的优势得到了很大的发展，多电平逆变器在正常工作时会产生多个电平，从而抑制了谐波的畸变率。多电平逆变器有输出电压谐波畸变率低、输出电能质量高、输出电压应力低及需要较小输出滤波器的优点，在现在能源短缺的世界内有更好的发展前景。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新型的七电平逆变器，实现了输出七个不同电压。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型所提出的电路包括直流电源、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、一个二极管D、第一电源开关S1、第二电源开关S2、第三电源开关S3、第四电源开关S4、第五电源开关S5、第六电源开关S6、第七电源开关S7、第八电源开关S8、第九电源开关S9、第十电源开关S10、第十一电源开关S11、第十二电源开关S12、负载。
直流电源Vdc输出侧正极与二极管D阳极相连，二极管D阴极与第一电源开关S1阴极及第一电容器C1的正极及第四电源开关S4阴极相连，直流电源Vdc输出侧负极与第二电源开关S2阳极及第三电源开关S3阳极及第五电源开关S5阳极相连。第一电容器C1的阴极与第三电源开关S3阴极相连；第六电源开关S6阴极和第四电源开关S4阳极及第七电源开关S7阳极相连，第六电源开关S6阳极与第五电源开关S5阴极及第八电源开关S8阴极相连。
第二电容器C2正极和第七电源开关S7阴极及第十一电源开关S11阴极相连，第二电容器C2负极和第三电容器C3正极及第十电源开关S10阳极相连。
第三电容器C3负极和第八电源开关S8阳极及第十二电源开关S12阳极相连。
第十电源开关S10阴极与第九电源开关S9阴极相连。
负载一端连于第十二电源开关S12阴极及第十一电源开关S11阳极及第九电源开关S9阳极，负载另一端连于第一电源开关S1阳极及第二电源开关S2阴极。
进一步地，第二电容器C2的值与第三电容器C3的值相等。
进一步地，所述开关管均采用电源开关。
进一步地，直流电源Vdc可通过二极管与电源开关S3向电容器C1充电。
进一步地，直流电源Vdc可通过二极管与电源开关S4、电源开关S5、电源开关S7、电源开关S8向第二电容器C2与第三电容器C3供电。
与现有技术相比，本实用新型电路具有的优势为：所提出的逆变器拓扑具有可输出七电平、输出电压谐波含量低、输出电能质量高、开关器件电压应力低以及需要较小的输出滤波器等优点。
附图说明
图1是该实用新型电路结构。
图2-图9为此七电平逆变器正负半周期内工作的模态图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。为了清楚和简明起见，省略了与本实用新型关系不大的其他细节。还需要说明的一点是，以下若未有特别详细说明之过程或符号，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。
本实用新型的电路结构如图1所示，为了方便对此电路进行分析，电路结构中的器件均视为理想器件。
图2-图9为此七电平逆变电路在一个时间周期内的工作模态图，为了使电路表示地更加清晰明了，其中相对图1未被给出的电路元器件和连接线为关断状态。将逆变器输出电压划分为正负半周期。
在正半周期时。
模态1：在此状态下，第一电源开关S1、第四电源开关S4、第七电源开关S7、第十一电源开关S11导通，输出电压Vac＝0。同时，第三电源开关S3导通，与二极管D导通使得第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc，类似的，第五电源开关S5、第八电源开关S8导通，与第四电源开关S4、第七电源开关S7、第二电容器C2、第三电容器C3和直流电源构成回路，此时第二电容器C2和第三电容器C3将被充电到大约0.5Vdc。
模态2：在此状态下，第一电源开关S1、第四电源开关S4、第七电源开关S7、第九电源开关S9导通、第十电源开关S10，输出电压由第二电容器C2提供。输出电压Vac＝0.5Vdc。同时，第三电源开关S3导通，与二极管D导通使得第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc，类似的，第五电源开关S5、第八电源开关S8导通，与第四电源开关S4、第七电源开关S7、第二电容器C2、第三电容器C3和直流电源构成回路，此时第二电容器C2和第三电容器C3将被充电到大约0.5Vdc。
模态3：在此状态下，第一电源开关S1、第五电源开关S5、第八电源开关S8、第十二电源开关S12导通，输出电压由直流电源提供。输出电压Vac＝Vdc。同时，第三电源开关S3导通，与二极管D导通使得第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc，类似的，第四电源开关S4、第七电源开关S7导通，与第五电源开关S5、第八电源开关S8、第二电容器C2、第三电容器C3和直流电源构成回路，此时第二电容器C2和第三电容器C3将被充电到大约0.5Vdc。
模态4：在此状态下，第一电源开关S1、第三电源开关S3、第五电源开关S5、第六电源开关S6、第七电源开关S7、第九电源开关S9、第十电源开关S10导通，输出电压由第一电容器C1和第二电容器C2提供。提供。输出电压Vac＝1.5Vdc。同时，因为第三电源开关S3导通，与二极管D导通带来第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc。
模态5：在此状态下，第二电源开关S2、第五电源开关S5、第八电源开关S8、第十二电源开关S12导通，输出电压Vac＝0。同时，第三电源开关S3导通，与二极管D导通带来第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc，类似的，第四电源开关S4、第七电源开关S7导通，与第五电源开关S5、第八电源开关S8、第二电容器C2、第三电容器C3和直流电源构成回路，此时第二电容器C2和第三电容器C3将被充电到大约0.5Vdc。
模态6：在此状态下，第二电源开关S2、第五电源开关S5、第八电源开关S8、第九电源开关S9、第十电源开关S10导通，输出电压由第三电容器C3提供，输出电压Vac＝-0.5Vdc。同时，第三电源开关S3导通，与二极管D导通带来第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc，类似的，第四电源开关S4、第七电源开关S7导通，与第五电源开关S5、第八电源开关S8、第二电容器C2、第三电容器C3和直流电源构成回路，此时第二电容器C2和第三电容器C3将被充电到大约0.5Vdc。模态7：在此状态下，第二电源开关S2、第四电源开关S4、第七电源开关S7、第十一电源开关S11导通，输出电压由直流电源提供，输出电压Vac＝-Vdc。同时，第三电源开关S3导通，与二极管D导通带来第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc，类似的，第五电源开关S5、第八电源开关S8导通，与第四电源开关S4、第七电源开关S7、第二电容器C2、第三电容器C3和直流电源构成回路，此时第二电容器C2和第三电容器C3将被充电到大约0.5Vdc。
模态8：在此状态下，第二电源开关S2、第四电源开关S4、第六电源开关S6、第八电源开关S8、第九电源开关S9、第十电源开关S10导通，输出电压由直流电源和第三电容器C3提供。输出电压Vac＝-1.5Vdc。同时，因为第三电源开关S3导通，与二极管D导通带来第一电容器C1与直流源并联，充电约为Vdc。

Claims (4)

1.一种新型的七电平逆变器，其特征在于，所述的逆变器装置的电路结构中包括直流电源，十二个电源开关，一个二极管，三个电容器，一个负载，其中，直流电源V dc 输出侧正极与二极管D阳极相连，二极管D阴极与第一电源开关S 1 阴极及第一电容器C 1 的正极及第四电源开关S 4 阴极相连，直流电源V dc 输出侧负极与第二电源开关S 2 阳极及第三电源开关S 3 阳极及第五电源开关S 5 阳极相连；第一电容器C 1 的阴极与第三电源开关S 3 阴极相连；第六电源开关S 6 阴极和第四电源开关S 4 阳极及第七电源开关S 7 阳极相连，第六电源开关S 6 阳极与第五电源开关S 5 阴极及第八电源开关S 8 阴极相连；第二电容器C 2 正极和第七电源开关S 7 阴极及第十一电源开关S 11 阴极相连，第二电容器C 2 负极和第三电容器C 3 正极及第十电源开关S 10 阳极相连；第三电容器C 3 负极和第八电源开关S 8 阳极及第十二电源开关S 12 阳极相连；第十电源开关S 10 阴极与第九电源开关S 9 阴极相连；负载一端连于第十二电源开关S 12 阴极及第十一电源开关S 11 阳极及第九电源开关S 9 阳极，负载另一端连于第一电源开关S 1 阳极及第二电源开关S 2 阴极。
2.根据权利要求1所述一种新型的七电平逆变器，其特征在于，所述电路中电容器与直流电源并联充电，然后在连接到负载时串联。
3.根据权利要求1所述一种新型的七电平逆变器，其特征在于，第二电容器C 2 的值与第三电容器C 3 的值相等。
4.根据权利要求1所述一种新型的七电平逆变器，其特征在于，第一电容器其电压保持为直流电源的电压，第二电容器与第三电容器电压保持为直流电源电压的一半。
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