TW201338389A

TW201338389A - 逆變器及有源電力濾波系統

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Publication number: TW201338389A
Application number: TW101126915A
Authority: TW
Inventors: Bin Wang; shou-yan Wang; Xi-Bing Ding; Hong-Yang Wu; Shao-Hua Chen
Original assignee: Delta Electronics Shanghai Co
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2013-09-16
Also published as: CN103296913B; US20130229837A1; US8687383B2; TWI466429B; CN103296913A

Abstract

本案係關於一種逆變器及有源電力濾波系統，可以擴大逆變器在不同電容需求場合的使用範圍，降低成本、提高效率。其技術方案為：在傳統的逆變器結構上增加一輔助電容模組，選擇性地和逆變器中的電容元件並聯安裝。在沒有外接輔助電容模組的系統中，電容和電感的容量可以設計的較小，用來滿足常用場合的應用。如果設備需要工作在大諧波電流場合、大中線電流場合，電容上紋波電流較大，為滿足壽命要求，電容容量要求多，因此用裝配一輔助電容模組的方式解決問題。

Description

逆變器及有源電力濾波系統

本發明涉及一種逆變器結構，尤其涉及一種組裝輔助電容模組的逆變器以及有源電力濾波系統。

電力電子技術的迅猛發展，使得電力電子裝置的應用越來越廣泛。其中不斷電供應系統（UPS），有源電力濾波器（APF），靜止無功發生器（SVG）等應用場合中，逆變器得到了普遍的應用。針對減少逆變器體積，提高逆變器效率，降低逆變器成本，減少逆變器輸出諧波，增加逆變器各種場合適用性等各種指標，業界都做出了各種嘗試和努力，但各種電路拓撲都有各自的侷限性，不能很好的解決各種問題。

傳統的逆變器拓撲主要有圖1~圖2所示。其中圖1為最常用的兩電平逆變器3p4w（三相四線）結構，中線直接和母線電容中點連接，如果中線和N不連接，即為3p3w（三相三線）結構。由於中線存在，三相被完全解耦，可以單獨控制。但中線電流都經過母線電容，母線電容需要設計較大來平抑紋波。如果為3p3w結構，如果要輸出特定次諧波電流，比如2次諧波電流，同樣電容需要設計較大，以滿足直流電容的壽命要求。圖2是三電平逆變器3p4w結構，同樣中線直接和母線電容中點連接，如果不連接為3p3w結構。3p4w結構中，中線電流都經過母線電容，母線電容需要設計較大來平抑紋波。如果為3p3w結構，如果要輸出特定次諧波電流，比如2次諧波電流，同樣電容需要設計較大，以滿足直流電容的壽命要求。

在不同的應用場合中，如果不需要發出中線電流或者特定次的電流，較小的直流母線電容即可滿足壽命要求。而在某些特殊的應用場合，需要發出較大的中線電流或特定次的諧波電流，則需要較大的直流母線電容才能滿足電容的壽命要求。而為了產品的通用性，電容一般會設計的較大，但這樣會造成在一般應用場合電容的浪費。

有鑑於此，如何設計一種嶄新的逆變器，能夠解決其中之一的電容設計的通用性，使其應用於各種場合，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。

本發明的目的在於解決上述問題之一，提供了一種具有輔助電容模組的逆變器，可以擴大逆變器在不同電容需求場合的使用範圍，降低成本、提高效率。

本發明的另一目的在於提供了一種多重化逆變器，可以擴大逆變器在不同電容需求場合的使用範圍，降低成本、提高效率。

本發明的另一目的在於提供了一種有源電力濾波系統，可以擴大逆變器在不同電容需求場合的使用範圍，降低成本、提高效率。

本發明的技術方案為：本發明揭示了一種逆變器，該逆變器包括：

三相逆變橋，包括多個開關器件；

第一逆變器輸出電感模組，包括第一相輸出電感模組、第二相輸出電感模組及第三相輸出電感模組，其中每一相逆變器輸出電感模組包括至少一電感。該第一相、第二相和第三相輸出電感模組的一端分別對應耦接該三相逆變橋的第一相、第二相和第三相，該第一相、第二相和第三相輸出電感模組的另一端分別構成逆變器的第一、第二和第三相輸出；

一電容元件，包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，該電容元件並聯連接該三相逆變橋；

一輔助電容模組，包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子選擇性連接，該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子選擇性連接。

根據本發明的逆變器的一實施例，該輔助電容模組中還設置並聯連接的電阻。

根據本發明的逆變器的一實施例，該逆變器還包括一中線，該中線連接該電容元件的中點及該輔助電容模組的中點。

根據本發明的逆變器的一實施例，該逆變器還包括一中線電感模組，該逆變器中線電感模組包括至少一電感，該逆變器中線電感模組的第一端連接該電容元件的中點，該逆變器中線電感模組的第二端連接該中線，該輔助電容模組還包括一中線電感模組，該輔助電容模組的中線電感模組包括至少一電感，該輔助電容模組的中線電感模組的第一端連接該輔助電容模組的中點，該輔助電容模組的中線電感模組的第二端連接該中線。

根據本發明的逆變器的一實施例，該逆變器還包括一中線開關元件，該中線開關元件包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該中線開關元件的第一端子連接該逆變器中線電感模組的第二端子及該輔助電容模組的中線電感模組的第二端子，該中線開關元件的第二端子連接該中線。

根據本發明的逆變器的一實施例，該逆變器還包括一第一中線開關元件及一第二中線開關元件，該中線開關元件均包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該第一中線開關元件串聯連接該逆變器中線電感模組，該第二中線開關元件串聯連接該輔助電容模組的中線電感模組。

根據本發明的逆變器的一實施例，該逆變器是兩電平逆變器或三電平逆變器。

根據本發明的逆變器的一實施例，該逆變器還包括：

第二逆變器輸出電感模組，包括第一相逆變器輸出電感模組、第二相逆變器輸出電感模組及第三相逆變器輸出電感模組，其中每一相逆變器輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相逆變器輸出電感模組分別和該第一逆變器輸出電感模組的第一相、第二相及第三相輸出電感模組串聯連接；以及

三組濾波元件，包括第一組濾波元件、第二組濾波元件和第三組濾波元件，每一組濾波元件至少包括一電容器，該第一組、第二組及第三組濾波元件與該第一逆變器輸出電感模組的第一相輸出電感模組和該第二逆變器輸出電感模組的第一相逆變器輸出電感模組的共接點、該第一逆變器輸出電感模組的第二相輸出電感模組和該第二逆變器輸出電感模組的第二相逆變器輸出電感模組的共接點及該第一逆變器輸出電感模組的第三相輸出電感模組和該第二逆變器輸出電感模組的第三相逆變器輸出電感模組的共接點一一對應連接；

其中，該每一組濾波元件至少包括以下四種形式之一：

至少兩個電容器並聯及/或串聯；

電容和電阻組成的阻尼濾波器；

電容和電感組成的陷波器；

電容、電感組成的陷波器和電容、電阻組成的阻尼濾波器，其中該陷波器和該阻尼濾波器並聯連接。

根據本發明的逆變器的一實施例，當該逆變器需要增加電容元件的容值以滿足其電容的紋波電流濾波需求時，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子連接，且該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子連接。

根據本發明的逆變器的一實施例，當該逆變器的電容元件的容值能夠滿足其電容的紋波電流濾波需求時，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子斷開連接及/或該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子斷開連接。

本發明還揭示了一種多重化逆變器，其特徵在於，該多重化逆變器包括：

至少兩個逆變單元，其中每一逆變單元包括：

三相逆變橋，包括多個開關器件；

一電容元件，包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，該電容元件和該三相逆變橋並聯連接；以及

逆變單元輸出電感模組，包括第一相逆變單元輸出電感模組、第二相逆變單元輸出電感模組及第三相逆變單元輸出電感模組，其中每一相逆變單元輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相逆變單元輸出電感模組的一端分別對應耦接該三相逆變橋的第一相、第二相和第三相；

多重化逆變器的三相輸出，包括第一相輸出、第二相輸出和第三相輸出，該每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成多重化逆變器的第一相輸出，該每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第二相輸出，該每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第三相輸出；以及

一輔助電容模組，包括至少兩個電容模組，該每一電容模組包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，其中一電容模組的第一端子和其中一逆變單元的電容元件的第一端子選擇性連接，且該電容模組的第二端子和該逆變單元的電容元件的第二端子選擇性連接；

其中，該各逆變單元的三相逆變橋的開關器件的驅動信號之間互差一定的角度。

根據本發明的多重化逆變器的一實施例，該逆變器還包括：

多重化逆變器輸出電感模組，包括第一相多重化逆變器輸出電感模組、第二相多重化逆變器輸出電感模組及第三相多重化逆變器輸出電感模組，每一相多重化逆變器輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相多重化逆變器輸出電感模組分別對應耦接該多重化逆變器的第一相、第二相和第三相輸出；

三個耦接點，該每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第一相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第一個耦接點，該每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第二相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第二個耦接點，該每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第三相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第三個耦接點；以及

三組濾波元件，包括第一組濾波元件、第二組濾波元件和第三組濾波元件，每一組濾波元件包括至少一電容器，該第一組、第二組和第三組濾波元件分別對應耦接該第一個、第二個和第三個耦接點。

其中，該每一組濾波元件至少包括以下四種形式之一：

至少兩個電容器並聯及/或串聯；

電容和電阻組成的阻尼濾波器；

電容和電感組成的陷波器；

本發明還揭示了一種有源電力濾波系統，該有源電力濾波系統包括：

至少兩個逆變器模組，該至少兩個逆變器模組並聯連接；

至少一輔助電容模組，該輔助電容模組包括至少一電容，其中每一輔助電容模組和該至少兩個逆變器模組中的至少一個逆變器模組選擇性地並聯連接。

根據本發明的有源電力濾波系統的一實施例，該每相鄰的兩個逆變器之間具有一輔助電容模組，該輔助電容模組與該相鄰的兩個逆變器模組並聯連接。

根據本發明的有源電力濾波系統的一實施例，該逆變器模組是兩電平逆變器，該兩電平逆變器包括一三相逆變橋臂、一逆變器輸出電感模組及一電容元件，該電容元件和該三相逆變橋臂並聯連接。

根據本發明的有源電力濾波系統的一實施例，該逆變器模組是三電平逆變器，該三電平逆變器包括一三相逆變橋臂、一逆變器輸出電感模組及一電容元件，該電容元件和該三相逆變橋臂並聯連接。

根據本發明的有源電力濾波系統的一實施例，該逆變器模組是多重化逆變器，該多重化逆變器包括：

至少兩個逆變單元，其中每一逆變單元包括：

包括多個開關器件的三相逆變橋；

一電容元件，包括至少一電容，該電容元件和該三相逆變橋並聯連接；以及

多重化逆變器的三相輸出，包括第一相輸出、第二相輸出和第三相輸出，該每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成多重化逆變器的第一相輸出，該每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第二相輸出，該每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第三相輸出。

本發明對比現有技術有如下的有益效果之一：本發明的方案是在傳統的逆變器結構上增加一個輔助的電容模組，這一輔助的電容模組選擇性地和逆變器中的電容元件並聯安裝。在沒有外接電容模組的系統中，逆變器中的電容元件的容量可以設計的較小，用來滿足常用場合的應用，比如基波有功、無功的電流產生，一部分的諧波電流和中線電流的產生，這種應用場合電容的紋波電流較小，容易滿足壽命要求，因此電容可以設計的較小。如果設備需要工作在大諧波電流場合、大中線電流場合，電容上紋波電流較大，為滿足壽命要求，電容容量要求多，因此用增加輔助電容模組的方式解決問題。這樣在一些無特殊要求的場合，應用沒有輔助的電容模組的主功率模組即可滿足要求，而在有特殊要求的應用場合，也不要再重新設計主功率電路，只要增加輔助的電容模組即可滿足其要求。

下面結合圖式和實施例對本發明作進一步的描述。

圖3示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組的逆變器的結構。請參見圖3，本實施例的逆變器包括：主功率電路100以及輔助電容模組107（可以是一個或至少兩個）。其中主功率電路100包括：第一逆變器輸出電感模組101、包括多個開關器件的三相逆變橋103以及電容元件105。第一逆變器輸出電感模組101包括第一相輸出電感模組、第二相輸出電感模組及第三相輸出電感模組，其中每一相輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相輸出電感模組的一端分別對應耦接該三相逆變橋的第一相、第二相和第三相，該第一相、第二相和第三相輸出電感模組的另一端分別構成逆變器的第一、第二和第三相輸出。電容元件105包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，電容元件105並聯連接三相逆變橋103。輔助電容模組107包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子選擇性連接，該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子選擇性連接。在滿足常用場合的應用，比如基波有功、無功的電流產生，一部分的諧波電流和中線電流的產生，這種應用場合電容的紋波電流較小，容易滿足壽命要求，因此電容可以設計的較小，此時不需要輔助電容模組107，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子斷開連接及/或該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子斷開連接。如果設備需要工作在大諧波電流場合、大中線電流場合，電容上紋波電流較大，為滿足壽命要求，電容容量要求大，因此用安裝輔助電容模組107的方式解決問題，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子連接，且該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子連接。這樣在一些無特殊要求的場合，應用沒有輔助的電容模組的主功率模組即可滿足要求，而在有特殊要求的應用場合，也不要再重新設計主功率電路，只要增加輔助的電容模組即可滿足其要求。也就是所述之電容模組是輔助，當應用場合需要時，該輔助電容模組和主功率電路中的電容元件並聯安裝；當應用場合不需要時，不安裝該輔助電容模組，即該輔助電容模組選擇性地和逆變器連接。

圖4示出了本發明的一實施例的具有輔助電容模組的兩電平逆變器的結構。請參見圖4，本實施例的兩電平逆變器的主功率電路內部設有電容元件，該電容元件包括電容C3和C4。逆變器可包括輔助電容模組10，輔助電容模組選擇性地和逆變器連接，也就是輔助電容模組10中的電容C1、C2選擇性地與逆變器內部的電容元件C3、C4並聯安裝。逆變器可包括輸出電感模組L1。在本發明一實施例中，該主功率電路內的電容元件內及輔助電容模組10內還可設置有並聯連接的電阻，如在電容模組10中，電阻R1、R2和電容C1、C2並聯。

該逆變器可以是如圖4所示的兩電平逆變器的結構，也可以是三電平逆變器的結構。圖5示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組的飛跨電容三電平逆變器的結構。當然除了是飛跨電容三電平逆變器，還可以是其它形式的三電平逆變器，如中點鉗位型三電平逆變器。圖5中的其餘結構均和圖4相同，在此不再贅述。

在本發明一實施例中，上述的逆變器還可包括三組濾波元件及第二逆變器輸出電感模組，以圖5所示的具有輔助電容模組的飛跨電容三電平逆變器的結構為例，如圖5所示該第二逆變器輸出電感模組24包括第一相逆變器輸出電感模組、第二相逆變器輸出電感模組及第三相逆變器輸出電感模組。其中，每一相逆變器輸出電感模組包括至少一電感L2和一輸出電感L1。該第一相、第二相和第三相逆變器輸出電感模組分別與該第一逆變器輸出電感模組的第一相、第二相及第三相輸出電感模組串聯連接。該三組濾波元件22包括第一組濾波元件、第二組濾波元件和第三組濾波元件。如圖5所示每一組濾波元件至少包括一電容器。該第一組、第二組及第三組濾波元件分別與該第一相輸出電感模組和該第一相逆變器輸出電感模組的共接點、該第二相輸出電感模組和該第二相逆變器輸出電感模組的共接點及該第三相輸出電感模組和該第三相逆變器輸出電感模組的共接點一一對應連接。除了如圖5所示的濾波元件22的形式外，該濾波元件還可以是其它形式如：至少兩個電容器並聯及/或串聯；電容和電阻組成的阻尼濾波器如圖6A所示；電容和電感組成的陷波器如圖6B所示；電容、電感組成的陷波器和電容、電阻組成的阻尼濾波器，其中該陷波器和該阻尼濾波器並聯連接如圖6C所示。

在本發明一實施例中，逆變器還可以包括一中線N，該中線連接主功率電路的電容元件的中點以及輔助電容模組的中點，如圖7A所示。該逆變器還包括一第一中線電感模組，如圖7B所示。該第一中線電感模組包括至少一電感L3，第一中線電感模組的第一端連接主功率電路的電容元件的中點，第一中線電感模組的第二端連接中線。如圖7B所示，該輔助電容模組還包括一第二中線電感模組，該第二中線電感模組包括至少一電感L4。該第二中線電感模組的第一端連接輔助電容模組的中點，第二端連接該中線N。在其他實施例中，逆變器還包括一中線開關元件SW，如圖7C所示。該中線開關元件包括一控制端、一第一端子及一第二端子。該中線開關元件的第一端子連接該第一中線電感模組的第二端子及該第二中線電感模組的第二端子，該中線開關元件的第二端子連接該中線。在本發明另一實施例中，逆變器還包括一第一中線開關元件及一第二中線開關元件，該第一或第二中線開關元件均包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該第一中線開關元件串聯連接該第一中線電感模組，該第二中線開關元件串聯連接該第二中線電感模組。

上述具有輔助電容模組的逆變器的結構還可為多重化逆變器結構，如下以兩個逆變單元構成的多重化逆變器講明其原理。圖8示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組的多重化三電平逆變器的結構。多重化三電平逆變器包括了兩個三電平逆變單元501和502。逆變單元501包括：包括多個開關器件的三相逆變橋；一電容單元，包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，電容單元和三相逆變橋並聯連接；以及逆變器輸出電感模組。逆變器輸出電感模組包括第一相逆變單元輸出電感模組、第二相逆變單元輸出電感模組及第三相逆變單元輸出電感模組。其中，每一相逆變單元輸出電感模組包括至少一電感L3，第一相、第二相和第三相逆變單元輸出電感模組的一端分別對應耦接三相逆變橋的第一相、第二相和第三相。逆變單元502的結構和逆變單元501類似，在此不再描述。多重化逆變器包括第一相輸出、第二相輸出和第三相輸出，每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成多重化逆變器的第一相輸出，每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第二相輸出，每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第三相輸出。該多重化逆變器包括一輔助電容模組503，該輔助電容模組503包括兩個電容模組5031和5032，電容模組5031包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，電容模組5031和逆變單元501中的電容元件選擇性地並聯連接。電容模組5032包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，電容模組5032和逆變單元502中的電容元件選擇性地並聯連接。其中，兩逆變單元的三相逆變橋的開關器件的驅動信號之間互差一定的角度。

在本發明一實施例中，輔助電容模組的每一電容模組中還包括並聯連接的電阻。

在本發明一實施例中，如圖8所示逆變器還包括一中線N，中線連接兩逆變單元501和502中的電容元件的中點及輔助電容模組503中的兩電容模組5031和5032的中點。

在本發明一實施例中，如圖8所示逆變單元501還包括一第一中線電感模組，該第一中線電感模組包括至少一電感LN1，該第一中線電感模組的第一端連接逆變單元501的電容元件的中點，該第一中線電感模組的第二端連接中線。與逆變單元501選擇性地連接的輔助電容模組503中的的電容模組5031還包括一第二中線電感模組。該第二中線電感模組包括至少一電感LN3。該第二中線電感模組的第一端連接輔助電容模組的電容模組5031的中點，該第二中線電感模組的第二端連接中線。逆變單元502還包括一第一中線電感模組，該第一中線電感模組包括至少一電感LN2，該第一中線電感模組的第一端連接逆變單元502的電容元件的中點，該第一中線電感模組的第二端連接中線。與逆變單元502相並聯的輔助電容模組503中的電容模組5032還包括一第二中線電感模組，該第二中線電感模組包括至少一電感LN4。該第二中線電感模組的第一端連接輔助電容模組的電容模組5032的中點，該第二中線電感模組的第二端連接中線。

在本發明一實施例中，如圖8所示逆變單元501還包括一中線開關元件SW1，該中線開關元件SW1包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該中線開關元件SW1的第一端子與該第一中線電感模組的第二端及與逆變單元501選擇性地連接的該第二中線電感模組的第二端連接，該中線開關元件SW1的第二端子連接該中線。逆變單元502還包括一中線開關元件SW2，該中線開關元件SW2包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該中線開關元件SW2的第一端子與該逆變單元502的第一中線電感模組的第二端及與逆變單元502選擇性地連接的第二中線電感模組的第二端連接，該中線開關元件SW2的第二端子連接該中線。在本發明另一實施例中，逆變單元501還包括一第一中線開關元件及一第二中線開關元件，該第一或第二中線開關元件均包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該第一中線開關元件串聯連接該逆變單元501的第一中線電感模組，該第二中線開關元件串聯連接第二中線電感模組。逆變單元502中也可與逆變單元501相似，包括一第一中線開關元件及一第二中線開關元件，該第一或第二中線開關元件的連接方式與上述逆變單元501中相同，因此不再重複描述。其中，逆變器中的每一逆變單元是兩電平逆變單元或三電平逆變單元。

在本發明一實施例中，逆變器還包括多重化逆變器輸出電感模組、三個耦接點及三組濾波元件，多重化逆變器輸出電感模組包括第一相多重化逆變器輸出電感模組、第二相多重化逆變器輸出電感模組及第三相多重化逆變器輸出電感模組，每一相多重化逆變器輸出電感模組包括至少一電感L1，該第一相、第二相和第三相多重化逆變器輸出電感模組分別對應耦接該多重化逆變器的第一相、第二相和第三相輸出。三個耦接點，該每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第一相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第一個耦接點，該每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第二相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第二個耦接點，該每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第三相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第三個耦接點。三組濾波元件，包括第一組濾波元件（例如濾波元件504）、第二組濾波元件和第三組濾波元件，每一組濾波元件包括至少一電容器，該第一組、第二組和第三組濾波元件分別對應耦接該第一個、第二個和第三個耦接點。

其中，每一組濾波元件至少包括以下四種形式之一：至少兩個電容器並聯及/或串聯；電容和電阻組成的阻尼濾波器；電容和電感組成的陷波器；電容、電感組成的陷波器和電容、電阻組成的阻尼濾波器，其中該陷波器和該阻尼濾波器並聯連接。在本實施例中是陷波器和阻尼濾波器的組合。

圖10示出了逆變器模組並聯構成有源電力濾波系統的結構，其中的有源電力濾波系統60連接負載61，其內部包括至少兩個並聯的逆變器模組600，這些並聯的逆變器模組600檢測非線性負載電流，並輸出諧波電流補償負載諧波電流。

圖11示出了本發明的有源電力濾波系統，系統中包括至少兩個並聯的逆變器模組700，逆變器模組700的內部結構可以是如圖1所示的兩電平逆變器、如圖2所示的三電平逆變器、如圖9所示的多重化逆變器。並且是可為中線電感輔助，也開始是帶有濾波元件的逆變器或者兩者兼具。系統加裝了至少一輔助電容模組702，該每一輔助電容模組702包括至少一電容，該每一輔助電容模組702選擇性地和至少一個逆變器模組700中的電容元件並聯安裝。在一實施例中，兩個相鄰的逆變器模組700之間具有一輔助電容模組702，該輔助電容模組702選擇性地和該兩個相鄰的逆變器模組700並聯安裝。

輔助電容模組702的內部結構以及其和逆變器模組的連接方式已經在前述的實施例中詳述，在此不再贅述。

上述實施例是提供給本領域技術人員來實現和使用本發明的，本領域技術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發明的發明範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合申請專利範圍所提到的創新性特徵的最大範圍。

100．．．主功率電路

101．．．第一逆變器輸出電感模組

103．．．三相逆變橋

105．．．電容元件

107．．．輔助電容模組

N．．．中線

L、L1、L2、L3、L4、LN1、LN2、LN3、LN4．．．電感

C、C1、C2、C3、C4、C5、C6．．．電容

R、R1、R2．．．電阻

SW、SW1、SW2．．．中線開關元件

10、503、702．．．輔助電容模組

22．．．濾波元件

24．．．第二逆變器輸出電感模組

501、502．．．逆變單元

5031、5032．．．電容模組

60．．．有源電力濾波系統

600．．．逆變器模組

61．．．負載

700．．．逆變器模組

圖1示出了傳統的兩電平逆變器的結構。

圖2示出了傳統的三電平逆變器的結構。

圖3示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組的逆變器的結構示意圖。

圖4示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組的兩電平逆變器的結構。

圖5示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組的飛跨電容三電平逆變器的結構。

圖6A示出了本發明一實施例的濾波元件的結構。

圖6B示出了本發明另一實施例的濾波元件的結構。

圖6C示出了本發明另一實施例的濾波元件的結構。

圖7A示出了本發明另一實施例的具有輔助電容模組的飛跨電容三電平逆變器的結構

圖7B示出了本發明另一實施例的具有輔助電容模組的飛跨電容三電平逆變器的結構。

圖7C示出了本發明另一實施例的具有輔助電容模組的飛跨電容三電平逆變器的結構。

圖8示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組的多重化三電平逆變器的結構。

圖9示出了本發明的多重化三電平逆變器的結構。

圖10示出了逆變器模組並聯構成有源電力濾波系統的示意圖。

圖11示出了本發明一實施例的具有輔助電容模組與逆變器模組並聯構成的有源電力濾波系統的示意圖。

100．．．主功率電路

101．．．第一逆變器輸出電感模組

103．．．三相逆變橋

105．．．電容元件

107．．．輔助電容模組

Claims

一種逆變器，其特徵在於，該逆變器包括：
　　三相逆變橋，包括多個開關器件；
　　第一逆變器輸出電感模組，包括第一相輸出電感模組、第二相輸出電感模組及第三相輸出電感模組，其中每一相逆變器輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相輸出電感模組的一端分別對應耦接該三相逆變橋的第一相、第二相和第三相，該第一相、第二相和第三相輸出電感模組的另一端分別構成逆變器的第一、第二和第三相輸出；
　　一電容元件，包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，該電容元件並聯連接該三相逆變橋；以及
　　一輔助電容模組，包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子選擇性連接，該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子選擇性連接。
根據申請專利範圍第1項所述之逆變器，其特徵在於，該輔助電容模組中還設置與該輔助電容模組中電容並聯連接的電阻。
根據申請專利範圍第1項所述之逆變器，其特徵在於，該逆變器還包括一中線，該中線連接該電容元件的中點及該輔助電容模組的中點。
根據申請專利範圍第3項所述之逆變器，其特徵在於，該逆變器還包括一第一中線電感模組，該第一中線電感模組包括至少一電感，該第一中線電感模組的第一端連接該電容元件的中點，該第一中線電感模組的第二端連接該中線，該輔助電容模組還包括一第二中線電感模組，該第二中線電感模組包括至少一電感，該第二中線電感模組的第一端連接該輔助電容模組的中點，該第二中線電感模組的第二端連接該中線。
根據申請專利範圍第4項所述之逆變器，其特徵在於，該逆變器還包括一中線開關元件，該中線開關元件包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該中線開關元件的第一端子連接該第一中線電感模組的第二端子及該第二中線電感模組的第二端子，該中線開關元件的第二端子連接該中線。
根據申請專利範圍第4項所述之逆變器，其特徵在於，該逆變器還包括一第一中線開關元件及一第二中線開關元件，該第一/第二中線開關元件均包括一控制端、一第一端子及一第二端子，該第一中線開關元件串聯連接該第一中線電感模組，該第二中線開關元件串聯連接該第二中線電感模組。
根據申請專利範圍第1項所述之逆變器，其特徵在於，該逆變器是兩電平逆變器或三電平逆變器。
根據申請專利範圍第1項所述之逆變器，其特徵在於，該逆變器還包括：
　　第二逆變器輸出電感模組，包括第一相逆變器輸出電感模組、第二相逆變器輸出電感模組及第三相逆變器輸出電感模組，其中每一相逆變器輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相逆變器輸出電感模組分別和該第一逆變器輸出電感模組的第一相、第二相及第三相輸出電感模組串聯連接；以及
　　三組濾波元件，包括第一組濾波元件、第二組濾波元件和第三組濾波元件，每一組濾波元件至少包括一電容器，該第一組、第二組及第三組濾波元件與該第一相輸出電感模組和該第一相逆變器輸出電感模組的共接點、該第二相輸出電感模組和該第二相逆變器輸出電感模組的共接點及該第三相輸出電感模組和該第三相逆變器輸出電感模組的共接點一一對應連接；
根據申請專利範圍第8項所述之逆變器，其特徵在於，該每一組濾波元件至少包括以下四種形式之一：至少兩個電容器並聯及/或串聯；電容和電阻組成的阻尼濾波器；電容和電感組成的陷波器；電容、電感組成的陷波器和電容、電阻組成的阻尼濾波器，其中該陷波器和該阻尼濾波器並聯連接。
根據申請專利範圍第1項所述之逆變器，其特徵在於，當該逆變器需要增加電容元件的容值以滿足其電容的紋波電流濾波需求時，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子連接，且該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子連接。
根據申請專利範圍第1項所述之逆變器，當該逆變器的電容元件的容值能夠滿足其電容的紋波電流濾波需求時，該輔助電容模組的第一端子和該電容元件的第一端子斷開連接及/或該輔助電容模組的第二端子和該電容元件的第二端子斷開連接。
一種多重化逆變器，其特徵在於，該多重化逆變器包括：
　　至少兩個逆變單元，其中每一逆變單元包括：
　　　　三相逆變橋，包括多個開關器件；
　　　　一電容元件，包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，該電容元件和該三相逆變橋並聯連接；以及
　　　　逆變單元輸出電感模組，包括第一相逆變單元輸出電感模組、第二相逆變單元輸出電感模組及第三相逆變單元輸出電感模組，其中每一相逆變單元輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相逆變單元輸出電感模組的一端分別對應耦接該三相逆變橋的第一相、第二相和第三相；
　　多重化逆變器的三相輸出，包括第一相輸出、第二相輸出和第三相輸出，該每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成多重化逆變器的第一相輸出，該每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第二相輸出，該每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第三相輸出；以及
　　一輔助電容模組，包括至少兩個電容模組，該每一電容模組包括至少一電容、一第一端子及一第二端子，其中一電容模組的第一端子和其中一逆變單元的電容元件的第一端子
選擇性連接，且該電容模組的第二端子和該逆變單元的電容元件的第二端子選擇性連接；
　　其中，該各逆變單元的三相逆變橋的開關器件的驅動信號之間互差一定的角度。
根據申請專利範圍第12項所述之多重化逆變器，其特徵在於，該逆變器還包括：
　　多重化逆變器輸出電感模組，包括第一相多重化逆變器輸出電感模組、第二相多重化逆變器輸出電感模組及第三相多重化逆變器輸出電感模組，每一相多重化逆變器輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相多重化逆變器輸出電感模組分別對應耦接該多重化逆變器的第一相、第二相和第三相輸出；
　　三個耦接點，該每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第一相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第一個耦接點，該每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第二相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第二個耦接點，該每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端和該第三相多重化逆變器輸出電感模組的連接點構成第三個耦接點；以及
　　三組濾波元件，包括第一組濾波元件、第二組濾波元件和第三組濾波元件，每一組濾波元件包括至少一電容器，該第一組、第二組和第三組濾波元件分別對應耦接該第一個、第二個和第三個耦接點。
根據申請專利範圍第13項所述之多重化逆變器，其特徵在於，該每一組濾波元件至少包括以下四種形式之一：至少兩個電容器並聯及/或串聯；電容和電阻組成的阻尼濾波器；電容和電感組成的陷波器；電容、電感組成的陷波器和電容、電阻組成的阻尼濾波器，其中該陷波器和該阻尼濾波器並聯連接。
一種有源電力濾波系統，其特徵在於，該有源電力濾波系統包括：
　　至少兩個逆變器模組，該至少兩個逆變器模組並聯連接；以及
　　至少一輔助電容模組，該輔助電容模組包括至少一電容，其中每一輔助電容模組和該至少兩個逆變器模組中的至少一個逆變器模組選擇性地並聯連接。
根據申請專利範圍第15項所述之有源電力濾波系統，其特徵在於，該每相鄰的兩個逆變器之間具有一輔助電容模組，該輔助電容模組與該相鄰的兩個逆變器模組並聯連接。
根據申請專利範圍第15項所述之有源電力濾波系統，其特徵在於，該逆變器模組是兩電平逆變器，該兩電平逆變器包括一三相逆變橋臂、一逆變器輸出電感模組及一電容元件，該電容元件和該三相逆變橋臂並聯連接。
根據申請專利範圍第15項所述之有源電力濾波系統，其特徵在於，該逆變器模組是三電平逆變器，該三電平逆變器包括一三相逆變橋臂、一逆變器輸出電感模組及一電容元件，該電容元件和該三相逆變橋臂並聯連接。
根據申請專利範圍第15項所述之有源電力濾波系統，其特徵在於，該逆變器模組是多重化逆變器，該多重化逆變器包括：
　　至少兩個逆變單元，其中每一逆變單元包括：
　　　　三相逆變橋，包括多個開關器件；
　　　　一電容元件，包括至少一電容，該電容元件和該三相逆變橋並聯連接；以及
　　　　逆變單元輸出電感模組，包括第一相逆變單元輸出電感模組、第二相逆變單元輸出電感模組及第三相逆變單元輸出電感模組，其中每一相逆變單元輸出電感模組包括至少一電感，該第一相、第二相和第三相逆變單元輸出電感模組的一端分別對應耦接該三相逆變橋的第一相、第二相和第三相；以及
　　　　多重化逆變器的三相輸出，包括第一相輸出、第二相輸出和第三相輸出，該每一逆變單元的第一相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成多重化逆變器的第一相輸出，該每一逆變單元的第二相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第二相輸出，該每一逆變單元的第三相逆變單元輸出電感模組的另一端耦接在一起構成重化逆變器的第三相輸出。