DE112014002806T5

DE112014002806T5 - Wechselrichtervorrichtung

Info

Publication number: DE112014002806T5
Application number: DE112014002806.1T
Authority: DE
Inventors: Yue Ma; Hitoshi Tsuji; Koichi Ueki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2016-03-31
Also published as: JP5843052B2; WO2014200044A1; JPWO2014200044A1

Abstract

Eine Wechselrichtervorrichtung umfasst erste und zweite 3-Level-Schaltungen (10, 20), welche mehrere Schaltelemente (SP1 bis SP4, SM1 bis SM4) umfassen, die in Reihe mit zwei Klemmen verbunden sind, in die Gleichspannung eingespeist wird, welche Potential von n-Pegeln durch Schalten der mehreren Schaltelemente ausgeben und welche miteinander in Reihe geschaltet sind; und eine Brückenschaltung (30), welche mit den ersten und zweiten Multilevel-Schaltungen (10, 20) verbunden ist und welche die Polarität des Potentials von n-Pegeln, das von den ersten und zweiten Multilevel-Schaltungen (10, 20) ausgegeben wird, umkehrt. Die Schaltsteuerung von mindestens Induktoren (L1, L2), bei der ein Glättungseffekt eintritt, der mehreren Schaltelemente (SP1 bis SP4) in der ersten Multilevel-Schaltung (10) und der mehreren Schaltelemente (SM1 bis SM4) in der zweiten Multilevel-Schaltung (20) wird mit einer Phasendifferenz von 90 Grad durchgeführt. Dadurch wird eine Wechselrichtervorrichtung vorgesehen, die einen Ausgang hohen Pegels ausgeben kann, ohne die Anzahl der Schaltelemente zu steigern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichstrom(DC)/Wechselstrom(AC)-Wechselrichtervorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Wechselrichtervorrichtung, die Multilevel-Schaltungen umfasst.
Stand der Technik
In den letzten Jahren sind Stromerzeugungsanlagen, die Solarstromanlagen umfassen, verbreitet genutzt worden. Hinsichtlich einer Effizienzverbesserung und Größenreduktion ist es sinnvoll, miteinander verbundene Wechselrichter eines Multilevel-Stromsystems (nachstehend einfach als ”System” bezeichnet) zu verwirklichen. Zum Erzeugen von sinusförmiger Spannung in den Multilevel-Wechselrichtern (zum Einspeisen von sinusförmigem Strom in die Systeme) werden zum Beispiel in Patentschrift 1 Wechselrichtervorrichtungen, die Multilevel-Schaltungen umfassen, beschrieben, die Spannung von drei oder mehr Stufen ausgeben.
Patentschrift 1 offenbart die Konfiguration eines 5-Level-Wechselrichters, bei dem eine aus vier Kondensatoren gebildete Reihenschaltung und eine aus acht Schaltelementen bestehende Reihenschaltung zwischen einer positiven Elektrodenklemme und einer negativen Elektrodenklemme einer Gleichstromversorgung vorgesehen sind und ein Schaltelement oder eine Diode zwischen einem Knoten zwischen den Kondensatoren und einem Knoten zwischen den Schaltelementen angeschlossen ist.
Liste der Anführungen
Patentschrift

Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2006-223009

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Eine typische Multilevel-Schaltung erfordert Schaltelemente in einer Anzahl von mindestens 2(n – 1), wobei n die Anzahl an Stufen bezeichnet. Im Fall des in Patentschrift 1 beschriebenen 5-Level-Wechselrichters werden zum Beispiel insgesamt zehn Schaltelemente verwendet. Im Fall von Patentschrift 1 ist erforderlich, die Anzahl der Schaltelemente zu steigern, um die Ausgabe eines höheren Pegels zu erzeugen. Dadurch ergibt sich das Problem, dass die Größenreduktion der Schaltung verhindert wird.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Wechselrichtervorrichtung vorzusehen, die eine Ausgabe eines hohen Pegels erzeugen kann, ohne die Anzahl der Schaltelemente zu vergrößern.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch Umfassen von ersten und zweiten Multilevel-Schaltungen, die jeweils mehrere Schaltelemente umfassen, die mit zwei Klemmen in Reihe verbunden sind, in die Gleichspannung eingespeist wird, die durch Schalten der mehreren Schaltelemente Potential von n-Stufen ausgeben und die miteinander ein Reihe verbunden sind; einer Brückenschaltung, die mit den ersten und zweiten Multilevel-Schaltungen verbunden ist und die die Polarität des Potentials von n-Stufen, das von den ersten und zweiten Multilevel-Schaltungen ausgegeben wird, umkehren; mindestens eines Induktors, wobei ein Glättungseffekt auftritt; und einer Umschaltsteuerschaltung, die eine Schaltsteuerung der mehreren Schaltelemente in der ersten Multilevel-Schaltung und der mehreren Schaltelemente in der zweiten Multilevel-Schaltung mit einer Phasendifferenz von 360°/2(n – 1) durchführt.
Mit der vorstehenden Konfiguration ermöglicht die Schaltsteuerung der zwei Multilevel-Schaltungen mit einer Phasendifferenz das Verwirklichen einer High-Level-Wechselrichtervorrichtung mit einer kleinen Anzahl von Schaltelementen. Wenn zum Beispiel die Multilevel-Schaltungen Spannung (Potential) von drei Stufen ausgeben, ermöglicht die Schaltsteuerung der Schaltelemente in den zwei Multilevel-Schaltungen mit einer Phasendifferenz von 90 Grad das Erzeugen eines Potentials von fünf Stufen und das Umkehren der Polarität der Ausgangsspannung mit der Brückenschaltung ermöglicht das Ausgeben einer Spannung von neun Stufen.
Da die Polaritäten der Ausgänge von den Multilevel-Schaltungen mit der Brückenschaltung umgekehrt werden und der Strom sinusförmiger Welle zu dem System, das angeschlossen ist, ausgegeben wird, werden ferner die nachgeschalteten Schaltelemente in der Brückenschaltung der Schaltsteuerung bei einer Stromversorgungsfrequenz (50 Hz oder 60 Hz) des Systems unterzogen. Demgemäß führt die Wechselrichtervorrichtung eine Pulsweitenmodulations(PWM)-Steuerung der Schaltelemente zum Beispiel bei einer Trägerfrequenz von 20 kHz durch, während die Wechselrichtervorrichtung die Schaltsteuerung der nachgeschalteten Schaltelemente bei 50 Hz oder 60 Hz durchführt. Dadurch ist es möglich, einen Schaltverlust zu verringern.
Der Induktor ist vorzugsweise an einer Eingangsseite oder einer Ausgangsseite der Brückenschaltung vorgesehen.
Mit der vorstehenden Konfiguration ist es möglich, Welligkeiten des durch das System fließenden Stroms aufgrund des Schaltvorgangs zu unterbinden und den Klirrfaktor (THD) zu reduzieren.
Die Multilevel-Schaltung umfasst bevorzugt erste, zweite, dritte und vierte Schaltelemente, die zwischen einer ersten Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme, in die Gleichspannung eingespeist wird, in Reihe geschaltet sind; und einen schwebenden Kondensator, dessen erstes Ende mit einem Knoten zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement verbunden ist und dessen zweites Ende mit einem Knoten zwischen dem dritten Schaltelement und dem vierten Schaltelement verbunden ist.
Mit der vorstehenden Konfiguration ist es möglich, durch Einspeisen von Gleichspannung mit einer Polarität ohne Verlust eine Zwischenspannung zu erzeugen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Schaltsteuerung der zwei Multilevel-Schaltungen mit einer Phasendifferenz das Verwirklichen einer High-Level-Wechselrichtervorrichtung mit einer kleinen Anzahl von Schaltelementen. Ferner ist es möglich, eine Wechselrichtervorrichtung zu verwirklichen, die den Schaltverlust reduzieren kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltbild einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt die Beziehung zwischen den Zuständen von vier Schaltelementen in einer ersten 3-Level-Schaltung und Ausgangsspannung (Potential).
3 ist ein äquivalentes Schaltbild der ersten 3-Level-Schaltung in den in 2 gezeigten vier Zuständen.
4 veranschaulicht die Beziehung zwischen Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, Ausgangsspannung von einer zweiten 3-Level-Schaltung und Ausgangsspannung von Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 12,5% eingestellt sind.
5 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 12,5% eingestellt sind.
6 veranschaulicht Stromwege während acht Zeitzonen I bis VIII, die in 4 und 5 gezeigt sind.
7 veranschaulicht Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 4 und 5 gezeigt sind.
8 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 25,0% eingestellt sind.
9 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 25,0% eingestellt sind.
10 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 37,5% eingestellt sind.
11 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 37,5% eingestellt sind.
12 veranschaulicht Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 10 und 11 gezeigt sind.
13 veranschaulicht Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 10 und 11 gezeigt sind.
14 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 50,0% eingestellt sind.
15 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 50,0% eingestellt sind.
16 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 62,5% eingestellt sind.
17 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 62,5% eingestellt sind.
18 veranschaulicht Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 16 und 17 gezeigt sind.
19 veranschaulicht Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 16 und 17 gezeigt sind.
20 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 75,0% eingestellt sind.
21 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 75,0% eingestellt sind.
22 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 87,5% eingestellt sind.
23 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung von der ersten 3-Level-Schaltung, der Ausgangsspannung von der zweiten 3-Level-Schaltung und der Ausgangsspannung von Klemmen U-W in dem Fall, da die Schaltelemente in der ersten 3-Level-Schaltung und der zweiten 3-Level-Schaltung mit einem Arbeitsverhältnis von 87,5% eingestellt sind.
24 veranschaulicht Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 22 und 23 gezeigt sind.
25 veranschaulicht Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 22 und 23 gezeigt sind.
26 ist ein Wellenformdiagramm eines Sollwerts der Ausgangsspannung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform einer Multilevel-Wechselrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird hierin unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Schaltbild einer Wechselrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Wechselrichtervorrichtung wird in der vorliegenden Ausführungsform als 9-Level-Wechselrichter beschrieben.
Eine Wechselrichtervorrichtung 101 gemäß einer ersten Ausführungsform ist mit einer ersten Eingangsklemme IN1 und einer zweiten Eingangsklemme IN2, die mit einer Gleichstromversorgung verbunden sind, und einer ersten Ausgangsklemme OUT1 und einer zweiten Ausgangsklemme OUT2, die Wechselspannung ausgeben, versehen. Spannung, die aus dem Anheben von Gleichspannung, die zum Beispiel durch ein Solarpanel erzeugt wird, resultiert, wird an der ersten Eingangsklemme IN1 und der zweiten Eingangsklemme IN2 angelegt. Die Wechselspannung in einem einphasigen Dreileitersystem wird von der ersten Ausgangsklemme OUT1 und der zweiten Ausgangsklemme OUT2 zusammen mit einem Nullleiter NP ausgegeben. Wenn die Ausgangsspannung 200 Vrms beträgt, wird die Ausgangsspannung bei Verbindung mit einem Elektrodraht des einphasigen Dreileitersystems eingespeist.
Unter Bezug auf 1 bezeichnen Su und Sw einphasige Dreileitersysteme mit einer U-Phase bzw. einer W-Phase. Die Wechselspannung mit einer effektiven Spannung von 100 V wird zwischen der ersten Ausgangsklemme OUT1 und dem Nullleiter NP ausgegeben, die Wechselspannung mit einer effektiven Spannung von 100 V wird zwischen dem Nullleiter NP und der zweiten Ausgangsklemme OUT2 ausgegeben und die Wechselspannung mit einer effektiven Spannung von 200 V wird zwischen der ersten Ausgangsklemme OUT1 und der zweiten Ausgangsklemme OUT2 ausgegeben.
Zwischen der ersten Eingangsklemme IN1 und der Masse ist ein Eingangskondensator C1 angeschlossen, und zwischen der zweiten Eingangsklemme IN2 und der Masse ist ein Eingangskondensator C2 angeschlossen. Zwischen der ersten Eingangsklemme IN1 und der Masse ist eine erste 3-Level-Schaltung 10 angeschlossen, und zwischen der zweiten Eingangsklemme IN2 und der Masse ist eine zweite 3-Level-Schaltung 20 angeschlossen.
Die erste 3-Level-Schaltung 10 besteht aus ersten bis vierten Schaltelementen SP1 bis SP4, die zwischen der ersten Eingangsklemme IN1 und der Masse in Reihe geschaltet sind, und einem schwebenden Kondensator Cf1, der mit einem ersten Ende mit einem Knoten zwischen dem ersten Schaltelement SP1 und dem zweiten Schaltelement SP2 verbunden ist und mit einem zweiten Ende mit einem Knoten zwischen dem dritten Schaltelement SP3 und dem vierten Schaltelement SP4 verbunden ist.
Die zweite 3-Level-Schaltung 20 besteht aus ersten bis vierten Schaltelementen SM1 bis SM4, die zwischen der zweiten Eingangsklemme IN2 und der Masse in Reihe geschaltet sind, und einem schwebenden Kondensator Cf2, der mit einem ersten Ende mit einem Knoten zwischen dem ersten Schaltelement SM1 und dem zweiten Schaltelement SM2 verbunden ist und mit einem zweiten Ende mit einem Knoten zwischen dem dritten Schaltelement SM3 und dem vierten Schaltelement SM4 verbunden ist.
Durch eine Umschaltsteuerschaltung 40 zum Schalten der Steuerung wird den Schaltelementen SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und den Schaltelementen SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 ein Ansteuersignal geliefert.
Sowohl die erste 3-Level-Schaltung 10 als auch die zweite 3-Level-Schaltung 20 gibt Spannung innerhalb eines Bereichs von High(H)-Side-Potential aus, die zu dem Low(L)-Side-Potential eingespeist wird. An der ersten Eingangsklemme IN1 wird Vin angelegt, und an der zweiten Eingangsklemme IN2 wird –Vin angelegt. Da demgemäß das High(H)-Side-Potential der ersten 3-Level-Schaltung 10 Vin ist und das Low(L)-Side-Potential der ersten 3-Level-Schaltung 10 0 ist, liegt das Potential an einer Ausgangsklemme VP der ersten 3-Level-Schaltung 10 innerhalb eines Bereichs von Vin bis 0. Da das High(H)-Side-Potential der zweiten 3-Level-Schaltung 20 0 ist und das Low(L)-Side-Potential der zweiten 3-Level-Schaltung 20 –Vin ist, liegt das Potential an einer Ausgangsklemme VM der zweiten 3-Level-Schaltung 20 innerhalb eines Bereichs von 0 bis –Vin.
Nun wird das Potential an der Ausgangsklemme der ersten 3-Level-Schaltung 10 unter beispielhaftem Heranziehen der ersten 3-Level-Schaltung 10 beschrieben. Da die zweite 3-Level-Schaltung 20 ähnlich wie die erste 3-Level-Schaltung 10 beschrieben werden kann, wird auf eine Beschreibung der zweiten 3-Level-Schaltung 20 hierin verzichtet.
2 veranschaulicht die Beziehung zwischen den Zuständen der vier Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und der Ausgangsspannung (Potential) VP. Die vier Schaltelemente SP1 bis SP4 nehmen hier vier Zustände H, Mc, Md und L ein. 3 ist ein äquivalentes Schaltbild der ersten 3-Level-Schaltung in den in 2 gezeigten vier Zuständen.
In dem Zustand H, in dem die Schaltelemente SP1 und SP2 eingeschaltet sind und die Schaltelemente SP3 und SP4 ausgeschaltet sind, ist die Ausgangsspannung VP gleich Vin. In dem Zustand L, in dem die Schaltelemente SP3 und SP4 eingeschaltet sind und die Schaltelemente SP1 und SP2 ausgeschaltet sind, ist die Ausgangsspannung VP gleich 0. In dem Zustand Mc, in dem die Schaltelemente SP1 und SP3 eingeschaltet sind und die Schaltelemente SP2 und SP4 ausgeschaltet sind, ist die Ausgangsspannung VP gleich Vin – Vc. Vc bezeichnet die Ladespannung des schwebenden Kondensators Cf1. Unter der Voraussetzung, dass Vd = Vin/2, ist die Ausgangsspannung VP = Vin/2. In dem Zustand Md, in dem die Schaltelemente SP2 und SP4 eingeschaltet sind und die Schaltelemente SP1 und SP3 ausgeschaltet sind, ist die Ausgangsspannung VP gleich Vc. Unter der Voraussetzung, dass Vc = Vin/2, ist die Ausgangsspannung VP = Vin/2.
Da es möglich ist anzunehmen, dass der Ladebetrag beim Laden des schwebenden Kondensators Cf1 gleich dem Ladebetrag bei dessen Entladen ist, ist die Ausgangsspannung VP in dem Zustand Mc gleich der Ausgangsspannung VP in dem Zustand Md. Die Ladespannung Vc des schwebenden Kondensators Cf1 wird mit anderen Worten bei einem Mittelwert von Vin/2, der die Hälfte von Vin ist, geladen und entladen. Wenn die Lade- und Entladekonstante für den schwebenden Kondensator Cf1 ausreichend größer als die Schaltfrequenz ist, ist der Änderungsbereich der Ladespannung Vc klein und es ist möglich anzunehmen, dass Vc ≅ Vin/2.
Wie vorstehend beschrieben lässt das Vorsehen des schwebenden Kondensators Cf1 die erste 3-Level-Schaltung 10 Vin/2 ausgegeben, die die Zwischenspannung von Vin ist, wodurch drei Spannungspegel ausgegeben werden: 0, Vin/2 und Vin. Analog kann die zweite 3-Level-Schaltung 20, an der –Vin angelegt wird, drei Spannungspegel ausgeben: 0, –Vin/2 und –Vin.
Mit der Ausgangsseite der ersten 3-Level-Schaltung 10 und der zweiten 3-Level-Schaltung 20 ist eine Brückenschaltung 30 verbunden. Die Brückenschaltung 30 umfasst erste bis vierte nachgeschaltete Schaltelemente SB1 bis SB4, die mit ersten bis vierten Klemmen S, T, U und W per Brücke verbunden sind. Die erste Klemme S ist mit einem Knoten zwischen dem zweiten Schaltelement SP2 und dem dritten Schaltelement SP3 verbunden, und die zweite Klemme T ist mit einem Knoten zwischen dem zweiten Schaltelement SM2 und dem dritten Schaltelement SM3 verbunden. Die dritte Klemme U ist mit einem Knoten zwischen dem ersten Schaltelement SB1 und dem zweiten Schaltelement SB2 verbunden, und die vierte Klemme W ist mit einem Knoten zwischen dem dritten Schaltelement SB und dem vierten Schaltelement SB4 verbunden.
Die Brückenschaltung 30 schaltet zwischen einem Zustand (ersten Zustand), in dem der Ausgang von der ersten 3-Level-Schaltung 10 mittels eines Induktors L1 mit der ersten Ausgangsklemme OUT1 verbunden ist und der Ausgang von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 mittels eines Induktors L2 mit der zweiten Ausgangsklemme OUT2 verbunden ist, und einem Zustand (zweiten Zustand), in dem der Ausgang von der ersten 3-Level-Schaltung 20 mittels des Induktors L2 mit der zweiten Ausgangsklemme OUT2 verbunden ist und der Ausgangs von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 mittels des Induktors L1 mit der ersten Ausgangsklemme OUT1 verbunden ist. Der erste Zustand entspricht einem ersten halben Zyklus einer Stromversorgungsfrequenz des Systems, und der zweite Zustand entspricht einem zweiten halben Zyklus der Stromversorgungsfrequenz des Systems.
Das Vorsehen der Induktoren L1 und L2 an der Ausgangsseite der Brückenschaltung 30 ermöglicht ein Verringern der Wirkung einer Spannungsänderung, die durch den Schaltvorgang hervorgerufen wird. Der erste Induktor L1 und der zweite Induktor L2 können an der Eingangsseite der Brückenschaltung 30 vorgesehen werden, d. h. zwischen den 3-Level-Schaltungen 10 und 20 und der Brückenschaltung 30.
Jedes der Schaltelemente SP1 bis SP4, der Schaltelemente SM1 bis SM4 und der Schaltelemente SB1 bis SB4 ist ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), und in 1 sind auch Body-Dioden gezeigt. Da die 3-Level-Schaltung 10 mit der 3-Level-Schaltung 20 in Reihe geschaltet ist, kann ein Niederspannungsschaltelement jeweils als Schaltelemente SP1 bis SP4 und Schaltelement SM1 bis SM4 verwendet werden. Demgemäß kann jedes der Schaltelemente SP1 bis SP4 und der Schaltelemente SM1 bis SM4 aus einem MOSFET statt aus einem Bipolartransistor mit einer isolierten Gate-Elektrode (IGBT) bestehen.
Wie vorstehend beschrieben gibt die erste 3-Level-Schaltung 10 die drei Spannungspegel 0, Vin/2 und Vin aus. Analog gibt die zweite 3-Level-Schaltung 20 die drei Spannungspegel 0, –Vin/2 und –Vin aus. Wenn die erste 3-Level-Schaltung 10 phasengleich mit der zweiten 3-Level-Schaltung 20 betrieben wird, bewirkt das vorstehend beschriebene Umschalten zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand durch die Brückenschaltung 30, dass die Wechselrichtervorrichtung 101 Spannungen von fünf Pegeln ausgibt. In der vorliegenden Ausführungsform lässt ein Betreiben der ersten 3-Level-Schaltung 10 und der zweiten 3-Level-Schaltung 20 durch Pulsweitenmodulations(PWM)-Steuerung mithilfe von Trägerwellen mit einer Phasendifferenz von 90° die Wechselrichtervorrichtung 101 Spannung von neun Pegeln ausgeben. Die Phasendifferenz 90° wird durch Substituieren von ”drei” der 3-Level-Schaltungen in n in der Beziehung 360°/2(n – 1) berechnet. Die Wechselrichtervorrichtung 101 kann mit anderen Worten verglichen mit dem Fall der fünf Pegel die Spannung hohen Pegels ausgeben, ohne die Anzahl der Schaltelemente zu steigern, und kann eine Größenzunahme, die mit der Zunahme der Anzahl der Schaltelemente einhergeht, sowie eine Zunahme des Schaltverlusts vermeiden.
Die Schaltelemente SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4 unterliegen der PWM-Steuerung, zum Beispiel bei einer Trägerfrequenz von 20 kHz, so dass die Ausgänge von den 3-Level-Schaltungen 10 und 20 Halbwellenformen der sinusförmigen Wellen des in das System eingespeisten Stroms haben. Die Schaltelemente SB1 bis SB4 in der Brückenschaltung 30 kehren die Polaritäten der Ausgänge von den 3-Level-Schaltungen 10 und 20 zwischen dem ersten halben Zyklus der Stromversorgungsfrequenz (50 Hz oder 60 Hz) des Systems und dem zweiten halben Zyklus derselben um. Die Schaltfrequenz der Schaltelemente SB1 bis SB4 in der Brückenschaltung 30 ist mit anderen Worten niedriger als die Schaltfrequenz der Schaltelemente SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4.
Die Schaltfrequenz der Schaltelemente SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4 ist eine Frequenz, bei der durch den ersten Induktor L1 und den zweiten Induktor L2 ein Glättungseffekt hervorgerufen wird. Dadurch wird der Strom sinusförmiger Welle in das System eingespeist. Da wie vorstehend beschrieben die vier Schaltelemente SB1 bis SB4 in der Brückenschaltung 30 der Schaltsteuerung nicht bei der Trägerfrequenz, sondern bei der Stromversorgungsfrequenz des Systems unterzogen werden, ist es möglich, den Schaltverlust zu reduzieren.
Nun wird die Beziehung zwischen den Zuständen der Schaltelemente SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4, der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W (die Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen U-W) in einem Fall, in dem die Wechselrichtervorrichtung 101 die Spannung von neun Pegeln ausgibt, beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform lassen das Ausgeben der positiven Spannung von fünf Pegeln von sowohl der ersten 3-Level-Schaltung 10 als auch der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und das Umkehren der Polarität der positiven Spannung durch die Brückenschaltung 30 die Wechselrichtervorrichtung 101 die Sinuswellenspannung von neun Pegeln ausgeben. Nun wird das Erzeugen der positiven Spannung sinusförmiger Wellen beschrieben. Das Arbeiten jedes Schaltelements wird in den Einheiten T/8 (T: Schaltzeitraum) geändert, um die positive Spannung der sinusförmigen Wellen zu erzeugen.
4 und 5 zeigen die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W (die Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen U-W) in einem Fall, da die Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und die Schaltelemente SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 auf ein Arbeitsverhältnis von 12,5% eingestellt sind. 6 und 7 veranschaulichen Stromwege während acht Zeitzonen I bis VIII, die in 4 und 5 gezeigt sind.
Die erste 3-Level-Schaltung 10 wird durch Phasenverschiebungs-PWM von 360°/(n – 1), wobei n gleich drei ist, der Schaltsteuerung unterzogen. Wie in 4 gezeigt ist, wird das Ansteuersignal, das mit zwei Dreieckwellen mit unterschiedlichen Phasen moduliert ist, deren Phasendifferenz 180° beträgt, den Schaltelementen SP1 und SP2 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 geliefert. Ein dem Schaltelement SP2 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SP3 eingespeist. Ein dem Schaltelement SP1 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SP4 eingespeist.
Die zweite 3-Level-Schaltung 20 wird durch Phasenverschiebungs-PWM von 360°/(n – 1), wobei n gleich drei ist, der Schaltsteuerung unterzogen. Das Ansteuersignal, das mit zwei Dreieckwellen mit unterschiedlichen Phasen moduliert ist, deren Phasendifferenz 180° beträgt, wird den Schaltelementen SM1 und SM2 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 geliefert. Die Schaltelemente SM1 und SM2 werden mit einer Phasendifferenz von 90 Grad von den Schaltelementen SP1 und SP1 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 eingeschaltet. Ein dem Schaltelement SM2 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SM3 eingespeist. Ein dem Schaltelement SM1 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SM4 eingespeist.
Die Stromwege während der Zeitzonen I bis VIII wiederholen einen Zustandswechsel der Zustände CP1 → CP2 → CP3 → CP2 → CP4 → CP2 → CP5 → CP2 → ..., von in 6 und 7 gezeigten von Zuständen. Wenn das Schaltelement SP1 oder SP2 eingeschaltet wird, gibt die erste 3-Level-Schaltung 10 die Ausgangsspannung VP von Vin/2 aus. Wenn das Schaltelement SM1 oder SM2 eingeschaltet wird, gibt die zweite 3-Level-Schaltung 20 die Ausgangsspannung VM von –Vin/2 aus. In diesem Fall ist der Mittelwert der Ausgangsspannung Vo (VP-VM) gleich Vin/4.
8 und 9 zeigen die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und die Schaltelemente SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 auf ein Arbeitsverhältnis von 25% eingestellt sind. Die Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 8 und 9 gezeigt sind, sind in 6 und 7 gezeigt.
Wie im Fall von 4 wird das Ansteuersignal, das mit zwei Dreieckwellen mit unterschiedlichen Phasen moduliert ist, deren Phasendifferenz 180° beträgt, den Schaltelementen SP1 und SP2 zugeführt. Ein dem Schaltelement SP2 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SP3 eingespeist. Ein dem Schaltelement SP1 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SP4 eingespeist. Das Ansteuersignal, das mit zwei Dreieckwellen mit unterschiedlichen Phasen moduliert ist, deren Phasendifferenz 180° beträgt, wird den Schaltelementen SM1 und SM2 geliefert, um die Schaltelemente SM1 und SM2 einzuschalten. Die Schaltelemente SM1 und SM2 werden mit einer Phasendifferenz von 90 Grad von den Schaltelementen SP1 und SP1 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 eingeschaltet. Ein dem Schaltelement SM2 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SM3 eingespeist. Ein dem Schaltelement SM1 geliefertes invertiertes Signal des Ansteuersignals wird in das Schaltelement SM4 eingespeist.
Die Stromwege während der Zeitzonen I bis VIII wiederholen einen Zustandswechsel der Zustände CP1 → CP1 → CP3 → CP3 → CP4 → CP4 → CP5 → CP5 → ..., von den in 6 und 7 gezeigten Zuständen. Wenn das Schaltelement SP1 oder SP2 eingeschaltet wird, gibt die erste 3-Level-Schaltung 10 die Ausgangsspannung VP von Vin/2 aus. Wenn das Schaltelement SM1 oder SM2 eingeschaltet wird, gibt die zweite 3-Level-Schaltung 20 die Ausgangsspannung VM von –Vin/2 aus. Die Ausgangsspannung Vo (VP-VM) ist gleich Vin/2.
10 und 11 zeigen die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und die Schaltelemente SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 auf ein Arbeitsverhältnis von 37,5% eingestellt sind. 12 und 13 veranschaulichen Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 10 und 11 gezeigt sind.
Die den Schaltelementen SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4 gelieferten Ansteuersignale sind mit Ausnahme des Arbeitsverhältnisses die gleichen wie in 8. Die Stromwege während der Zeitzonen I bis VIII wiederholen einen Zustandswechsel der Zustände CP1 → CP2 → CP3 → CP4 → CP5 → CP6 → CP7 → CP8 → ..., von in 12 und 13 gezeigten fünf Zuständen. Wenn das Schaltelement SP1 oder SP2 eingeschaltet wird, gibt die erste 3-Level-Schaltung 10 die Ausgangsspannung VP von Vin/2 aus. Wenn das Schaltelement SM1 oder SM2 eingeschaltet wird, gibt die zweite 3-Level-Schaltung 20 die Ausgangsspannung VM von –Vin/2 aus. Der Mittelwert der Ausgangsspannung Vo (VP-VM) ist gleich 3Vin/4.
14 und 15 zeigen die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und die Schaltelemente SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 auf ein Arbeitsverhältnis von 50,0% eingestellt sind. Die Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 14 und 15 gezeigt sind, sind in 12 und 13 gezeigt.
Die den Schaltelementen SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4 gelieferten Ansteuersignale sind mit Ausnahme des Arbeitsverhältnisses die gleichen wie in 8. Die Stromwege während der Zeitzonen I bis VIII wiederholen einen Zustandswechsel der Zustände CP3 → CP3 → CP3 → CP3 → CP7 → CP7 → CP7 → CP7 → ..., von den in 12 und 13 gezeigten Zuständen. Wenn das Schaltelement SP1 oder SP2 eingeschaltet wird, gibt die erste 3-Level-Schaltung 10 die Ausgangsspannung VP von Vin/2 aus. Wenn das Schaltelement SM1 oder SM2 eingeschaltet wird, gibt die zweite 3-Level-Schaltung 20 die Ausgangsspannung VM von –Vin/2 aus. Die Ausgangsspannung Vo (VP-VM) ist gleich Vin.
16 und 17 zeigen die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und die Schaltelemente SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 auf ein Arbeitsverhältnis von 62,5% eingestellt sind. 18 und 19 veranschaulichen Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 16 und 17 gezeigt sind.
Die den Schaltelementen SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4 gelieferten Ansteuersignale sind mit Ausnahme des Arbeitsverhältnisses die gleichen wie in 8. Die Stromwege während der Zeitzonen I bis VIII wiederholen einen Zustandswechsel der Zustände CP1 → CP2 → CP3 → CP4 → CP5 → CP6 → CP7 → CP8 → ..., von in 18 und 19 gezeigten Zuständen. Die erste 3-Level-Schaltung 10 gibt die Ausgangsspannung VP von Vin aus, wenn alle zwei Schaltelemente SP1 und SP2 eingeschaltet sind, und gibt die Ausgangsspannung VP von Vin/2 aus, wenn eines der Schaltelemente SP1 und SP2 eingeschaltet ist. Die zweite 3-Level-Schaltung 20 gibt die Ausgangsspannung VM von –Vin aus, wenn alle zwei Schaltelemente SM1 und SM2 eingeschaltet sind, und gibt die Ausgangsspannung VM von –Vin/2 aus, wenn eines der Schaltelemente SM1 und SM2 eingeschaltet ist. Der Mittelwert der Ausgangsspannung Vo (VP-VM) ist gleich 5Vin/4.
20 und 21 zeigen die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und die Schaltelemente SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 auf ein Arbeitsverhältnis von 75,0% eingestellt sind. Die Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 20 und 21 gezeigt sind, sind in 18 und 19 gezeigt.
Die den Schaltelementen SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4 gelieferten Ansteuersignale sind mit Ausnahme des Arbeitsverhältnisses die gleichen wie in 8. Die Stromwege während der Zeitzonen I bis VIII wiederholen einen Zustandswechsel der Zustände CP3 → CP3 → CP5 → CP5 → CP7 → CP7 → CP1 → CP1 → ..., von den in 18 und 19 gezeigten Zuständen. Die erste 3-Level-Schaltung 10 gibt die Ausgangsspannung VP von Vin aus, wenn alle zwei Schaltelemente SP1 und SP2 eingeschaltet sind, und gibt die Ausgangsspannung VP von Vin/2 aus, wenn eines der Schaltelemente SP1 und SP2 eingeschaltet ist. Die zweite 3-Level-Schaltung 20 gibt die Ausgangsspannung VM von –Vin aus, wenn alle zwei Schaltelemente SM1 und SM2 eingeschaltet sind, und gibt die Ausgangsspannung VM von –Vin/2 aus, wenn eines der Schaltelemente SM1 und SM2 eingeschaltet ist. Die Ausgangsspannung Vo (VP-VM) ist gleich 3Vin/2.
22 und 23 zeigen die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VP von der ersten 3-Level-Schaltung 10, der Ausgangsspannung VM von der zweiten 3-Level-Schaltung 20 und der Ausgangsspannung Vo von den Klemmen U-W in einem Fall, da die Schaltelemente SP1 bis SP4 in der ersten 3-Level-Schaltung 10 und die Schaltelemente SM1 bis SM4 in der zweiten 3-Level-Schaltung 20 auf ein Arbeitsverhältnis von 87,5% eingestellt sind. 24 und 25 veranschaulichen Stromwege während der acht Zeitzonen I bis VIII, die in 22 und 23 gezeigt sind.
Die den Schaltelementen SP1 bis SP4 und SM1 bis SM4 gelieferten Ansteuersignale sind mit Ausnahme des Arbeitsverhältnisses die gleichen wie in 8. Die Stromwege während der Zeitzonen I bis VIII wiederholen einen Zustandswechsel der Zustände CP1 → CP2 → CP1 → CP3 → CP1 → CP4 → CP1 → CP5 → ..., von in 24 und 25 gezeigten Zuständen. Die erste 3-Level-Schaltung 10 gibt die Ausgangsspannung VP von Vin aus, wenn alle zwei Schaltelemente SP1 und SP2 eingeschaltet sind, und gibt die Ausgangsspannung VP von Vin/2 aus, wenn eines der Schaltelemente SP1 und SP2 eingeschaltet ist. Die zweite 3-Level-Schaltung 20 gibt die Ausgangsspannung VM von –Vin aus, wenn alle zwei Schaltelemente SM1 und SM2 eingeschaltet sind, und gibt die Ausgangsspannung VM von –Vin/2 aus, wenn eines der Schaltelemente SM1 und SM2 eingeschaltet ist. Der Mittelwert der Ausgangsspannung Vo (VP-VM) liegt in einem Bereich von 7Vin/4.
26 ist ein Wellenformdiagramm eines Sollwerts der Ausgangsspannung Vo. Zum Beispiel wird die PWM unter Verwenden von zwei Werten: 0 und Vin/2 durchgeführt, wenn der Sollwert der Ausgangsspannung Vo innerhalb eines Bereichs von 0 bis Vin/2 liegt, und die PWM wird unter Verwenden von zwei Werten: Vin/2 und Vin durchgeführt, wenn der Sollwert der Ausgangsspannung Vo innerhalb eines Bereichs von Vin/2 bis Vin liegt. Das Betreiben der zwei 3-Level-Schaltungen 10 und 20 mit einer Phasendifferenz von 90 Grad lässt die zwei 3-Level-Schaltungen 10 und 20 die Spannung von fünf Pegeln ausgeben: 0, Vin/2, Vin, 3Vin/2 und 2Vin.
Ferner bewirkt ein Umkehren der Polarität der Ausgangsspannung von jeder der zwei 3-Level-Schaltungen 10 und 20 durch die Brückenschaltung 30, dass die Wechselrichtervorrichtung 101 die in 26 gezeigte Spannung von neun Pegeln ausgibt. Da wie vorstehend beschrieben die sinusförmige Spannung durch die PWM unter Verwenden der mehreren Spannungspegel erzeugt wird, wird der durch die Induktoren L1 und L2 fließende Welligkeitsstrom reduziert, was den durch die Induktoren L1 und L2 hervorgerufenen Verlust reduziert. Da weiterhin ein niedriger Induktanzwert erforderlich ist (im Prinzip ein 1/16), reicht es aus, die kleinen Induktoren L1 und L2 zu verwenden.
Wie vorstehend beschrieben kann die Wechselrichtervorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Spannung hohen Pegels ausgeben, während eine Größenzunahme, die mit der Zunahme der Anzahl der Schaltelemente einhergeht, vermieden wird. Zum Beispiel ist es möglich, die Wechselrichtervorrichtung 101 zu verwirklichen, die die Spannung von neun Pegeln mit der gleichen Anzahl von Schaltelementen wie bei der Spannung von fünf Pegeln ausgibt.
Bezugszeichenliste

10: erste 3-Level-Schaltung (erste Multilevel-Schaltung)
20: zweite 3-Level-Schaltung (zweite Multilevel-Schaltung)
30: Brückenschaltung
40: Umschaltsteuerschaltung
101: Wechselrichtervorrichtung
N11: erste Eingangsklemme
N12: zweite Eingangsklemme
OUT1: erste Ausgangsklemme
OUT2: zweite Ausgangsklemme
SB1 bis SB4: Schaltelement
SM1 bis SM4: Schaltelement
SB1 bis SB4: Schaltelement
C1, C2: Eingangskondensator
Cf1, Cf2: schwebender Kondensator
L1: erster Induktor
L2: zweiter Induktor
VP, VM, Vo: Ausgangsspannung

Claims

Wechselrichtervorrichtung, umfassend: erste und zweite Multilevel-Schaltungen, welche jeweils mehrere Schaltelemente umfassen, die mit zwei Klemmen in Reihe verbunden sind, in die Gleichspannung eingespeist wird, welche durch Schalten der mehreren Schaltelemente Potential von n-Pegeln ausgeben und welche miteinander in Reihe verbunden sind; eine Brückenschaltung, die mit den ersten und zweiten Multilevel-Schaltungen verbunden ist und die die Polarität des Potentials von n-Pegeln, das von den ersten und zweiten Multilevel-Schaltungen ausgegeben wird, umkehren; mindestens einen Induktor, wobei ein Glättungseffekt auftritt; und eine Umschaltsteuerschaltung, die eine Schaltsteuerung der mehreren Schaltelemente in der ersten Multilevel-Schaltung und der mehreren Schaltelemente in der zweiten Multilevel-Schaltung mit einer Phasendifferenz von 360°/2(n – 1) durchführt.
Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Induktor an einer Eingangsseite oder einer Ausgangsseite der Brückenschaltung vorgesehen ist.
Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Multilevel-Schaltung umfasst: erste, zweite, dritte und vierte Schaltelemente, die zwischen einer ersten Eingangsklemme und einer zweiten Eingangsklemme, in die Gleichspannung eingespeist wird, in Reihe geschaltet sind; und einen schwebenden Kondensator, der mit einem ersten Ende mit einem Knoten zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement verbunden ist und mit einem zweiten Ende mit einem Knoten zwischen dem dritten Schaltelement und dem vierten Schaltelement verbunden ist.