mp;，在該模式下，開關(guān)管Sal，Sa2, S' 33均只承受1/3的 直流端電壓；當(dāng)開關(guān)管S' al，S' a2, S' a3導(dǎo)通時(shí)，橋臂工作于模式8,此時(shí)V a= V n，在該模式下， 開關(guān)管Sa2, Sa3承受1/3的直流端電壓，開關(guān)管S al承受2/3的直流端電壓。8種模式只有4 種不同的輸出電平，因此存在多余的冗余工作模式，按照開關(guān)管電壓應(yīng)力盡可能小的原則， 選擇模式1、模式3、模式7及模式8為工作模式，而其余4種模式為冗余模式。將4種工作 模式1、工作模式3、工作模式7及工作模式8分別記為工作狀態(tài)P，O 1, 02和N，則可得到各 橋臂的工作狀態(tài)，參見表1。表la, b，c橋臂開關(guān)狀態(tài)（k = a, b，c)
[0021]
[0022] 新型三相多電平逆變器，所述9組開關(guān)管，其三相開關(guān)組合矢量與輸出電壓Vab、V bc 和入3之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系參見表2。
[0023] 表2逆變器開關(guān)組合矢量與輸出電壓Vab、Vb。和V之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0024]
[0025]
[0026] 上表中，'Ρ,Ο^Ο^Ν'表示各橋臂的4種工作狀態(tài)，其含義見表1所示。
[0027] 參閱圖3。圖3描述了兩橋臂的16種工作方式的實(shí)施例。根據(jù)橋臂a，b，c的不同 組合，逆變器每相橋臂有4種不同的有效工作狀態(tài)P，O 1, 02和N，圖中分別簡(jiǎn)記為開關(guān)位置 1，2,3,4。以a，b相為例，交流側(cè)電壓Vab可以有分別對(duì)應(yīng)于附圖3的（a)-(p)所示的16個(gè) 工作方式，得到7個(gè)不同的電平：-3V e，-2Ve，-V。，0，Ve，2V。，3V。。其余兩相的工作方式與此類 似。
[0028] 當(dāng)a橋臂工作于模式P (開關(guān)位于位置1，下同），b橋臂工作于模式P時(shí)，a，b相工 作于方式1。見圖3(a)所示，此時(shí)Vab= 0,輸出電平為0。
[0029] 當(dāng)a橋臂工作于模式P，b橋臂工作于模式O1 (開關(guān)位于位置2,下同）時(shí)，a，b相 工作于方式2。見圖3(b)所示，此時(shí)Vab= V。，輸出電平為V。。
[0030] 當(dāng)a橋臂工作于模式P，b橋臂工作于模式02(開關(guān)位于位置3,下同）時(shí)，a，b相 工作于方式3。見圖3(c)所示，此時(shí)V ab= 2V。，輸出電平為2V。。
[0031] 當(dāng)a橋臂工作于模式P，b橋臂工作于模式N(開關(guān)位于位置4,下同）時(shí)，a，b相工 作于方式4。見圖3(d)所示，此時(shí)V ab= 3V。，輸出電平為3V。。
[0032] 當(dāng)a橋臂工作于模式O1, b橋臂工作于模式P時(shí)，a, b相工作于方式5。見圖3 (e) 所示，此時(shí)Vab= -V。，輸出電平為-V。。
[0033] 當(dāng)a橋臂工作于模式O1A橋臂工作于模式O1時(shí)，a, b相工作于方式6。見圖3 (f) 所示，此時(shí)vab= 0,輸出電平為O。
[0034] 當(dāng)a橋臂工作于模式O1A橋臂工作于模式O2時(shí)，a, b相工作于方式7。見圖3 (g) 所示，此時(shí)Vab= V。，輸出電平為V。。
[0035] 當(dāng)a橋臂工作于模式O1, b橋臂工作于模式N時(shí)，a, b相工作于方式8。見圖3 (h) 所示，此時(shí)Vab= 2V。，輸出電平為2V。。
[0036] 當(dāng)a橋臂工作于模式02, b橋臂工作于模式P時(shí)，a, b相工作于方式9。見圖3 (i) 所示，此時(shí)Vab= -2V。，輸出電平為-2V。。
[0037] 當(dāng)a橋臂工作于模式02，b橋臂工作于模式O1時(shí)，a, b相工作于方式10。見圖3 (j) 所示，此時(shí)Vab= -V。，輸出電平為-V。。
[0038] 當(dāng)a橋臂工作于模式02，b橋臂工作于模式O2時(shí)，a, b相工作于方式11。見圖3 (k) 所示，此時(shí)Vab= 〇,輸出電平為0。
[0039] 當(dāng)a橋臂工作于模式02，b橋臂工作于模式N時(shí)，a, b相工作于方式12。見圖3 (1) 所示，此時(shí)Vab= V。，輸出電平為V。。
[0040] 當(dāng)a橋臂工作于模式N，b橋臂工作于模式P時(shí)，a, b相工作于方式13。見圖3 (m) 所示，此時(shí)Vab= -3V輸出電平為_3VC。
[0041] 當(dāng)a橋臂工作于模式N，b橋臂工作于模式O1時(shí)，a, b相工作于方式14。見圖3 (η) 所示，此時(shí)Vab= -2V。，輸出電平為-2V。。
[0042] 當(dāng)a橋臂工作于模式N，b橋臂工作于模式O2時(shí)，a, b相工作于方式15。見圖3(〇) 所示，此時(shí)Vab= -V。，輸出電平為-V。。
[0043] 當(dāng)a橋臂工作于模式N，b橋臂工作于模式N時(shí)，a, b相工作于方式16。見圖3 (p) 所示，此時(shí)Vab= 〇,輸出電平為0。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三相多電平逆變器，包括由多個(gè)開關(guān)管電連接組成的三相多電平橋臂，以及順 次串聯(lián)在首端工作狀態(tài)P接點(diǎn)和末端工作狀態(tài)N接點(diǎn)之間的串聯(lián)分壓電容，其中，串聯(lián)分壓 電容Q、C 2、C3與輸入直流電源V d。形成并聯(lián)回路，特征在于：每相多電平橋臂都由S kl、S'kl、 Sk2、S k2、Sk3、S k3 (k = a, b, c)二組開關(guān)官組成，母組開關(guān)官由 Skj、S kj (k = a, b, c ; j = 1，2, 3)兩個(gè)開關(guān)工作狀態(tài)相反的開關(guān)管串聯(lián)而成，當(dāng)其中一個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通/截止時(shí)，另一 個(gè)開關(guān)管則截止/導(dǎo)通。Sk2、S' ,2和S k3、S' k3(k = a，b，c)兩組開關(guān)管的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)分別與第 三組開關(guān)管skl、S' kl (k = a, b, c)的上下兩個(gè)端點(diǎn)相聯(lián)，而Sk2、S' kjp S k3、S' k3 (k = a, b, c) 所組成的兩組開關(guān)管的四個(gè)端點(diǎn)分別與三個(gè)串聯(lián)電容四個(gè)聯(lián)接端P、〇i、〇2、N點(diǎn)相聯(lián)，三個(gè) 相同的多電平橋臂均通過各自前端兩個(gè)串聯(lián)開關(guān)管S kl、S'kl(k = a，b，c)之間的結(jié)點(diǎn)作為 輸出端，形成a、b、c三相輸出的三橋臂四種工作模式的三相多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于：三相多電平橋臂由18個(gè) IGBT 開關(guān)官 Sal、S al、Sa2、S a2、Sa3、S a3和 S bl、S bl、Sb2、S b2、Sb3、S b3及 S cl、Sc " Sc2、S c2、 Sc3、S'。3構(gòu)成，其中，開關(guān)管S al、S' al，Sa2、S'以及S a3、S' a3組成A相橋臂，開關(guān)管S bl、S' bl、Sb2、 S'成及S b3、S' b3組成B相橋臂，S cl、S' cl、Sc2、S'。2及S。3、S'。 3組成C相橋臂。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于：18個(gè)開關(guān)管分成9組，開關(guān) 管sal、S' al為第1組，開關(guān)管S a2、S' a2為第2組，開關(guān)管S a3、S' a3為第3組，開關(guān)管S bl、S' bl 為第4組，開關(guān)管Sb2、S' b2為第5組，開關(guān)管S b3、S' b3為第6組，開關(guān)管S ^S' u為第7組， 開關(guān)管心、S'。2為第8組，開關(guān)管S。3、S'。3為第9組，且在同一時(shí)刻，每組開關(guān)管中只能有一 個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于：在三相多電平逆變器拓?fù)?結(jié)構(gòu)中，開關(guān)管Sal的集電極連接S a2發(fā)射極以及S' 32集電極；開關(guān)管S bl的集電極連接S b2發(fā) 射極以及S',2集電極；開關(guān)管S ^的集電極連接S。2發(fā)射極以及S'。2集電極；開關(guān)管S al發(fā)射 極連接開關(guān)管S' 31集電極；開關(guān)管S bl發(fā)射極連接開關(guān)管S' [^集電極；開關(guān)管S ^發(fā)射極連 接開關(guān)管S。' 1集電極；開關(guān)管S' al的發(fā)射極連接S a3發(fā)射極以及s' 33集電極；開關(guān)管s' bl 的發(fā)射極連接Sb3發(fā)射極以及S'，3集電極；開關(guān)管S' d的發(fā)射極連接Sd發(fā)射極以及s'。3集 電極；開關(guān)管Sa3發(fā)射極連接開關(guān)管S' 33集電極；開關(guān)管Sb3發(fā)射極連接開關(guān)管S' [^集電極； 開關(guān)管Stl3發(fā)射極連接開關(guān)管S' 。3集電極。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于：開關(guān)管Sal和S' 31中間引出 a相輸出電壓，開關(guān)管Sbl和S' bl*間引出b相輸出電壓，開關(guān)管StlJR S' ^中間引出c相 輸出電壓。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于：開關(guān)管Sa2集電極與直流電 源Vd。正極P端相連，開關(guān)管S' a3發(fā)射極與直流電源V d。負(fù)極N端相連；開關(guān)管S b2集電極與 直流電源Vd。正極P端相連，開關(guān)管S' b3發(fā)射極與直流電源V d。負(fù)極N端相連；開關(guān)管S。2集 電極與直流電源Vd。正極P端相連，開關(guān)管S'。 3發(fā)射極與直流電源V d。負(fù)極N端相連；開關(guān) 管S' a2、S' bjP S'。2的發(fā)射極與分壓電容O :點(diǎn)相連，開關(guān)管S a3、Sb3和S。3的集電極與分壓 電容〇2點(diǎn)相連。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于，在三相多電平逆變器拓?fù)?結(jié)構(gòu)中，當(dāng)Sal導(dǎo)通時(shí)，S' al關(guān)斷；當(dāng)Sa2導(dǎo)通時(shí)，S' a2關(guān)斷；當(dāng)Sa3導(dǎo)通時(shí)，S' a3關(guān)斷；當(dāng)Sbl導(dǎo) 通時(shí)，s'bl關(guān)斷；當(dāng)Sb2導(dǎo)通時(shí)，S' b2關(guān)斷；當(dāng)Sb3導(dǎo)通時(shí)，S' b3關(guān)斷；當(dāng)S通時(shí)，S' 斷；當(dāng)&2導(dǎo)通時(shí)，S'。2關(guān)斷；當(dāng)L3導(dǎo)通時(shí)，S'。 3關(guān)斷。當(dāng)Sal關(guān)斷時(shí)，S' al導(dǎo)通；當(dāng)Sa2關(guān)斷 時(shí)，S'a2導(dǎo)通；當(dāng)Sa3關(guān)斷時(shí)，S' a3導(dǎo)通；當(dāng)Sbl關(guān)斷時(shí)，S' bl導(dǎo)通；當(dāng)Sb2關(guān)斷時(shí)，s' b2導(dǎo)通；當(dāng) Sb3關(guān)斷時(shí)，S' b3導(dǎo)通；當(dāng)S ^關(guān)斷時(shí)，S' ^導(dǎo)通；當(dāng)3。2關(guān)斷時(shí)，S'。2導(dǎo)通；當(dāng)13關(guān)斷時(shí)，S'。3 導(dǎo)通。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于=C1X2X3分壓電容從兩兩相 鄰接點(diǎn)分得三相多電平逆變器的v dc/3的電壓；開關(guān)管Sa2, S' a2, Sa3, S' a3, Sb2, S' b2, Sb3, S' b3, S 。2, S'。2, Sc S'。3所承受的反向壓降為直流側(cè)電壓的1/3,而開關(guān)管S al，S' al，Sbl，S' bl，Sm S' 所承受最大反向壓降等于直流側(cè)電壓。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于：通過三對(duì)開關(guān)管的不同組 合，每個(gè)橋臂有8種工作模式，4種不同的輸出電平V p，Vcil, Vci2, Vn。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相多電平逆變器，其特征在于：8種工作模式只有4種不 同的輸出電平，其中，模式1、模式3、模式7及模式8為工作模式，而其余4種模式為冗余模 式。
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種三相多電平逆變器，旨在解決三相多電平逆變器成本高、開關(guān)管頻率高及電壓應(yīng)力大的問題。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：每相多電平橋臂由三組開關(guān)管組成，每組開關(guān)管由兩個(gè)開關(guān)工作狀態(tài)相反的開關(guān)管串聯(lián)而成，當(dāng)其中一個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通/截止時(shí)，另一個(gè)開關(guān)管則截止/導(dǎo)通。組開關(guān)管的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)分別與第三組開關(guān)管上下兩個(gè)端點(diǎn)相聯(lián)，而、所組成的兩組開關(guān)管的四個(gè)端點(diǎn)分別與三個(gè)串聯(lián)電容四個(gè)聯(lián)接端點(diǎn)相聯(lián)，三個(gè)相同的多電平橋臂均通過各自前端兩個(gè)串聯(lián)開關(guān)管之間的結(jié)點(diǎn)作為輸出端，形成a、b、c三相輸出的三橋臂四種工作模式的三相多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明不需要箝位二極管及飛跨電容，開關(guān)管所承受電壓應(yīng)力低，控制簡(jiǎn)單。
【IPC分類】H02M7/483, H02M7/5387
【公開號(hào)】CN105048841
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510410254
【發(fā)明人】楊菊
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日