四電平雙Buck逆變器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種四電平雙Buck逆變器，包括第一輸入電源、第二輸入電源、第三輸入電源、第四輸入電源、第一Buck電路、第二Buck電路、輸出濾波電容和負(fù)載，所述第一Buck電路中設(shè)有第一輸出濾波電感，所述第二Buck電路中設(shè)有第二輸出濾波電感，第一輸出濾波電感與輸出濾波電容一端和負(fù)載一端相連，并與第二輸出濾波電感連接，輸出濾波電容的另一端和負(fù)載的另一端相連后連接到地。其具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）輸出諧波含量小，濾波器的容量與體積大大降低，效率高；（2）功率器件的電壓應(yīng)力低，適合高壓、大容量的場(chǎng)合；（3）無(wú)橋臂直通，無(wú)體二極管反向恢復(fù)；（4）功率開(kāi)關(guān)管利用率高，降低了電路復(fù)雜度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】四電平雙Buck逆變器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電能變換裝置中的逆變器，特別涉及一種四電平雙Buck逆變器。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等的發(fā)展，多電平變換器技術(shù)得到了越來(lái)越多的關(guān)注，多電平變換器具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)濾波前的電平為多電平階梯波，諧波含量小，有利于濾波器的設(shè)計(jì)，降低了濾波器的體積和容量；(2)適用于高壓大容量的場(chǎng)合；(3)相比于傳統(tǒng)兩電平變換器，其器件的電壓壓力小，轉(zhuǎn)換效率高。當(dāng)前，多電平變換器主要包括二極管中點(diǎn)鉗位型、飛跨電容型、級(jí)聯(lián)型三種。二極管中點(diǎn)鉗位型與飛跨電容型所需的器件會(huì)比較多，電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的問(wèn)題，且其存在直流側(cè)電壓不均衡的問(wèn)題，級(jí)聯(lián)型變換器雖不存在均壓?jiǎn)栴}，但其各模塊幾乎采用的都是H橋電路，存在橋臂直通的嚴(yán)重隱患，需要加入死區(qū)控制，導(dǎo)致電壓畸形。雙降壓式逆變器是近年來(lái)被大量研究的新型逆變器拓?fù)?，其具有無(wú)橋臂直通、無(wú)體二極管反向恢復(fù)等突出特點(diǎn)，且其工作在電流半周期模式下，無(wú)環(huán)流產(chǎn)生。為保留多電平技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，解決傳統(tǒng)技術(shù)存在的部分問(wèn)題，本實(shí)用新型在雙降壓式電路結(jié)構(gòu)上引進(jìn)多電平技術(shù)，提出了四電平雙buck逆變器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種既能保留多電平技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也能克服傳統(tǒng)多電平技術(shù)部分不足之處的四電平雙Buck逆變器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種四電平雙Buck逆變器，包括第一輸入電源、第二輸入電源、第三輸入電源、第四輸入電源、第一 Buck電路、第二 Buck電路、輸出濾波電容和負(fù)載，所述第一 Buck電路中設(shè)有第一輸出濾波電感,所述第二 Buck電路中設(shè)有第二輸出濾波電感，第一輸出濾波電感與輸出濾波電容一端和負(fù)載一端相連，并與第二輸出濾波電感連接，輸出濾波電容的另一端和負(fù)載的另一端相連后連接到地。
[0005]優(yōu)選地，所述第一 Buck電路還包括第一功率二極管、第二功率二極管、第四功率二極管、第一功率開(kāi)關(guān)管、第二功率開(kāi)關(guān)管、第三功率開(kāi)關(guān)管，所述第二 Buck電路還包括第三功率二極管、第五功率二極管、第六功率二極管、第四功率開(kāi)關(guān)管、第五功率開(kāi)關(guān)管、第六功率開(kāi)關(guān)管，第二輸入電源的陰極接地，第二輸入電源的陽(yáng)極與第一輸入電源的陰極相連，連接到第一功率二極管的陽(yáng)極，第一輸入電源的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第一功率二極管的陰極與第五功率二極管的陰極相連，連接到第一功率開(kāi)關(guān)管的源極，第一功率開(kāi)關(guān)管的源極與第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第二功率開(kāi)關(guān)管的源極與第三功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連，連接到第二功率二極管的陰極，第二功率二極管的陰極與第一輸出濾波電感的一端連接，第一輸出濾波電感的另一端與輸出濾波電容一端和負(fù)載一端相連，連接到第二輸出濾波電感的一端，輸出濾波電容的另一端和負(fù)載的另一端相連，連接到地，第二輸出濾波電感的另一端與第五功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連，連接到第四功率開(kāi)關(guān)管的源極，第四功率開(kāi)關(guān)管的源極與第五功率二級(jí)管的陽(yáng)極相連，第四功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第六功率二極管的陽(yáng)極相連，第六功率二極管的陰極與第一功率二極管的陽(yáng)極相連，第五功率開(kāi)關(guān)管的源極與第六功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連，連接到第二功率二極管的陽(yáng)極，第三功率二極管的陽(yáng)極與第二功率二極管的陽(yáng)極相連，第三功率二極管的陰極與第四功率二極管的陽(yáng)極相連，連接到第三輸入電源的陰極，第四功率二極管的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管的源極相連，第三輸入電源的陰極與第四輸入電源的陽(yáng)極相連，第四輸入電源的陰極與第六功率開(kāi)關(guān)管的源極相連，第三輸入電源的陽(yáng)極與地相連。
[0006]如上所述，本實(shí)用新型的四電平雙Buck逆變器具有以下有益效果:(I)輸出諧波含量小，濾波器的容量與體積大大降低，效率高；(2)功率器件的電壓應(yīng)力低，適合高壓、大容量的場(chǎng)合；(3)無(wú)橋臂直通，無(wú)體二極管反向恢復(fù)；(4)功率開(kāi)關(guān)管利用率高，降低了電路復(fù)雜度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖。
[0008]圖2a為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)I時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0009]圖2b為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)2時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0010]圖2c為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)3時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0011]圖2d為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)4時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0012]圖2e為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)5時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0013]圖2f為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)6時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0014]圖2g為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)7時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0015]圖2h為本實(shí)用新型實(shí)施例工作模態(tài)8時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0016]圖中的符號(hào)名稱(chēng)4廣5；——第一?第六功率開(kāi)關(guān)管'Dd——第一?第六功率二極管'LuL2——第一輸出濾波電感、第二輸出濾波電感~輸出濾波電容；Ell4——第一?第四輸入電源隊(duì)一逆變器輸出電壓；i?！孀兤鬏敵鲭娏鰽 —buck電路I輸出電流;i2——buck電路2輸出電流'R——負(fù)載。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0018]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0019]本實(shí)用新型提供一種四電平雙Buck逆變器，其包括第一輸入電源El、第二輸入電源E2、第三輸入電源E3、第四輸入電源E4、第一 Buck電路A、第二 Buck電路B、輸出濾波電容C和負(fù)載R，在第一 Buck電路A中設(shè)有第一輸出濾波電感L1，第二 Buck電路B中設(shè)有第二輸出濾波電感L2,第一輸出濾波電感L1與輸出濾波電容C 一端和負(fù)載R —端相連,并與第二輸出濾波電感L2連接，輸出濾波電容C的另一端和負(fù)載R的另一端相連后連接到地。
[0020]作為一種具體的實(shí)施方式，如圖1所示，該四電平雙Buck逆變器的第二輸入電源E2的陰極接地，第二輸入電源E2的陽(yáng)極與第一輸入電源El的陰極相連，連接到第一功率二極管仏的陽(yáng)極，第一輸入電源El的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管兄的漏極連接，第一功率二極管仏的陰極與第五功率二極管久的陰極相連，連接到第一功率開(kāi)關(guān)管兄的源極，第一功率開(kāi)關(guān)管乂的源極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極相連,第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極與第三功率開(kāi)關(guān)管A的漏極相連，連接到第二功率二極管久的陰極，第二功率二極管久的陰極與第一輸出濾波電感Z1的一端連接，第一輸出濾波電感Z1的另一端與輸出濾波電容Cr 一端和負(fù)載R 一端相連，連接到第二輸出濾波電感Z2的一端,輸出濾波電容Cr的另一端和負(fù)載W的另一端相連，連接到地，第二輸出濾波電感Z2的另一端與第五功率開(kāi)關(guān)管S5的漏極相連，連接到第四功率開(kāi)關(guān)管的源極，第四功率開(kāi)關(guān)管S4的源極與第五功率二級(jí)管久的陽(yáng)極相連，第四功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第六功率二極管久的陽(yáng)極相連，第六功率二極管凡的陰極與第一功率二極管仏的陽(yáng)極相連，第五功率開(kāi)關(guān)管&的源極與第六功率開(kāi)關(guān)管5；的漏極相連，連接到第二功率二極管久的陽(yáng)極，第三功率二極管久的陽(yáng)極與第二功率二極管久的陽(yáng)極相連，第三功率二極管久的陰極與第四功率二極管仏的陽(yáng)極相連，連接到第三輸入電源Ε3的陰極，第四功率二極管A的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管&的源極相連，第三輸入電源Ε3的陰極與第四輸入電源Ε4的陽(yáng)極相連，第四輸入電源Ε4的陰極與第六功率開(kāi)關(guān)管5；的源極相連，第三輸入電源Ε3的陽(yáng)極與地相連。
[0021]該四電平雙Buck逆變器工作時(shí)共分為八個(gè)工作區(qū)間:
[0022]工作模態(tài)1:如圖2a所示，第一功率開(kāi)關(guān)管兄和第二功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通，電流經(jīng)第一輸入電源El,第二輸入電源E2,第一功率開(kāi)關(guān)管,第二功率開(kāi)關(guān)管S2,第一輸出濾波電感Z1，到輸出濾波電容C和負(fù)載W。
[0023]工作模態(tài)2:如圖2b所示，第二功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通，電流經(jīng)第一輸?shù)诙斎腚娫处?，第一功率二極管仏，第二功率開(kāi)關(guān)管S2，第一輸出濾波電感Z1，到輸出濾波電容C和負(fù)載R。
[0024]工作模態(tài)3:如圖2c所示，第三功率開(kāi)關(guān)管S3開(kāi)通，電流經(jīng)第三輸入電源Ε3，第四功率二極管Di,第三功率開(kāi)關(guān)管S”第一輸出濾波電感Z1,到輸出濾波電容C和負(fù)載R0
[0025]工作模態(tài)4:如圖2d所示，第六功率開(kāi)關(guān)管5；開(kāi)通，電流經(jīng)第三輸入電源E3，第四輸入電源E4,第六功率開(kāi)關(guān)管,第二功率二極管D2,第一輸出濾波電感Z1,到輸出濾波電容C和負(fù)載I
[0026]工作模態(tài)5:第五功率開(kāi)關(guān)管S5和第六功率開(kāi)關(guān)管5；開(kāi)通，電流經(jīng)輸出濾波電容C和負(fù)載A第二輸出濾波電感A，第五功率開(kāi)關(guān)管S5，第六功率開(kāi)關(guān)管&，第四輸入電源E4，到第三輸入電源E3。
[0027]工作模態(tài)6:第五功率開(kāi)關(guān)管S5開(kāi)通，電流經(jīng)輸出濾波電容C和負(fù)載/P，第二輸出濾波電感乙，第五功率開(kāi)關(guān)管S5，第三功率二極管久，到第三輸入電源E3。
[0028]工作模態(tài)7:第四功率開(kāi)關(guān)管S4開(kāi)通，電流經(jīng)輸出濾波電容C和負(fù)載/P，第二輸出濾波電感乙，第四功率開(kāi)關(guān)管S。第六功率二極管凡，到第二輸入電源E2。
[0029]工作模態(tài)8:第一功率開(kāi)關(guān)管兄開(kāi)通，電流經(jīng)輸出濾波電容C和負(fù)載/P，第二輸出濾波電感^^，第五功率二極管久，第一功率開(kāi)關(guān)管S1，第一輸入電源El,到第二輸入電源E2。
[0030]由以上描述可知，本實(shí)用新型是一種在雙降壓式逆變器基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的，經(jīng)測(cè)試該逆變器具有如下優(yōu)點(diǎn):1)輸出諧波含量小，濾波器的容量與體積大大降低，效率高；2)功率器件的電壓應(yīng)力低，適合高壓、大容量的場(chǎng)合；3)無(wú)橋臂直通，無(wú)體二極管反向恢復(fù)，
(4)功率開(kāi)關(guān)管利用率高，降低了電路復(fù)雜度。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0031]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種四電平雙Buck逆變器,包括第一輸入電源(E1)、第二輸入電源(E2)、第三輸入電源(E3)、第四輸入電源(E4)、第一 Buck電路(A)、第二 Buck電路(B)、輸出濾波電容(C)和負(fù)載(R)，所述第一 Buck電路(A)中設(shè)有第一輸出濾波電感(L1),所述第二 Buck電路(B)中設(shè)有第二輸出濾波電感(L2),其特征在于:第一輸出濾波電感(L1)與輸出濾波電容(C)一端和負(fù)載R—端相連，并與第二輸出濾波電感L2連接,輸出濾波電容C的另一端和負(fù)載R的另一端相連后連接到地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四電平雙Buck逆變器，其特征在于:所述第一Buck電路(A)還包括第一功率二極管(D1X第二功率二極管(D2)、第四功率二極管(D4)、第一功率開(kāi)關(guān)管(S1X第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)、第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)，所述第二 Buck電路(B)還包括第三功率二極管(D3)、第五功率二極管(D5)、第六功率二極管(D6)、第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)、第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)、第六功率開(kāi)關(guān)管(S6),第二輸入電源(E2)的陰極接地，第二輸入電源(E2)的陽(yáng)極與第一輸入電源(El)的陰極相連，連接到第一功率二極管(D1)的陽(yáng)極，第一輸入電源(El)的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)的漏極連接，第一功率二極管(D1)的陰極與第五功率二極管(D5)的陰極相連，連接到第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)的源極，第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)的源極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極相連，第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極相連，連接到第二功率二極管(D2)的陰極，第二功率二極管(D2)的陰極與第一輸出濾波電感(L1)的一端連接,第一輸出濾波電感(L1)的另一端與輸出濾波電容(C) 一端和負(fù)載(R) —端相連，連接到第二輸出濾波電感(L2)的一端,輸出濾波電容(C)的另一端和負(fù)載(R)的另一端相連，連接到地，第二輸出濾波電感(L2)的另一端與第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極相連，連接到第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極，第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極與第五功率二級(jí)管(D5)的陽(yáng)極相連，第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極與第六功率二極管(D6)的陽(yáng)極相連，第六功率二極管(D6)的陰極與第一功率二極管(D1)的陽(yáng)極相連，第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)的源極與第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的漏極相連，連接到第二功率二極管(D2)的陽(yáng)極，第三功率二極管(D3)的陽(yáng)極與第二功率二極管(D2)的陽(yáng)極相連，第三功率二極管(D3)的陰極與第四功率二極管(D4)的陽(yáng)極相連，連接到第三輸入電源(E3)的陰極，第四功率二極管(D4)的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的源極相連，第三輸入電源(E3)的陰極與第四輸入電源(E4)的陽(yáng)極相連，第四輸入電源(E4)的陰極與第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的源極相連，第三輸入電源(E3)的陽(yáng)極與地相連。
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK204131423SQ201420340245
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】楊華楊, 洪峰, 李元立, 黃重月, 朱京濤, 陳鋒, 徐藝, 劉軍, 辛張楠 申請(qǐng)人:蘇州弘鵬新能源有限公司