一種五電平逆變器及其應用電路的制作方法
【專利說明】一種五電平逆變器及其應用電路
[0001]本申請要求于2015年10月10日提交中國專利局、申請?zhí)枮?01510662002.1、發(fā)明名稱為“一種五電平逆變器及其應用電路”的中國專利申請的優(yōu)先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及光伏新能源技術領域，特別涉及一種五電平逆變器及其應用電路。
【背景技術】
[0003]近年來多電平輸出成為了中高壓大功率變頻領域的常用技術。其中，多電平逆變器因其輸出電壓階梯多，從而可以使輸出的電壓波形具有較低的電壓變化率；且隨著輸出電平數(shù)的增加，其輸出電壓的諧波將減少。另外，多電平逆變技術在減小系統(tǒng)的開關損耗與導通損耗，降低管子的耐壓與系統(tǒng)的電磁干擾方面性能都非常優(yōu)良。所以目前的逆變器多采用多電平逆變器。
[0004]現(xiàn)有技術中常用的二極管箝位式三電平以上的多電平逆變器，如圖1所示，是利用多個功率電容串聯(lián)后并聯(lián)在光伏逆變器的直流側兩端來實現(xiàn)的，逆變器中的各開關管依次通過功率二極管與相應的功率電容相連，由于每個功率電容上輸出的功率不相等，導致功率電容上的電壓會出現(xiàn)不相等現(xiàn)象，即出現(xiàn)所謂的功率電容電壓不平衡現(xiàn)象。
[0005]所以現(xiàn)有技術中的多電平逆變器缺少功率電容電壓自平衡功能。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明提供一種五電平逆變器及其應用電路，以解決現(xiàn)有技術中的多電平逆變器缺少功率電容電壓自平衡功能的問題。
[0007]為實現(xiàn)所述目的，本申請?zhí)峁┑募夹g方案如下:
[0008]—種五電平逆變器，連接于直流電源的正端與負端之間，與第一電容和第二電容的串聯(lián)支路并聯(lián)；所述五電平逆變器包括:
[0009]六個開關支路、第七開關管、第八開關管和鉗位電容，其中:
[0010]第一開關支路包含第一單向器件和第一開關管，所述第一單向器件和第一開關管的公共端連接第一電容的第一端；
[0011]第二開關支路包含第二單向器件和第二開關管，所述第二單向器件的第二開關管的公共端連接所述第一開關支路的第一端；
[0012]第三開關支路包含第三單向器件和第三開關管，所述第三支路的第一端與所述第二開關支路的第一端、所述第一電容的第二端及所述第二電容的第一端相連；
[0013]第四開關支路包含第四單向器件和第四開關管，所述第四開關支路的第一端與所述第三開關支路的第一端相連；
[0014]第五開關支路包含第五單向器件和第五開關管，所述第五開關支路的第一端與所述第四開關支路的第一端相連；
[0015]第六開關支路包含第六單向器件和第六開關管，所述第六開關支路的第一端連接所述第五單向器件和第五開關管的公共端，所述第六單向器件和第六開關管的公共端連接所述第二電容的第二端；
[0016]所述鉗位電容的第一端分別連接所述第一開關支路的第二端、所述第二開關支路的第二端、所述第三開關支路的第二端以及所述第七開關管的第一端，所述鉗位電容的第二端分別連接所述第四開關支路的第二端、所述第五開關支路的第二端、所述第六開關支路的第二端以及所述第八開關管的第二端，所述第八開關管的第一端和所述第七開關管的第二端相連接，且該連接點與所述五電平逆變器的輸出端相連；
[0017]所述第七開關管和所述第八開關管為提供雙向功率路徑的開關管。
[0018]優(yōu)選的，
[0019]所述第二單向器件的輸入端為所述第二開關支路的第一端，所述第二開關管的第二端為所述第二開關支路的第二端，所述第二開關管的第一端和第二單向器件的輸出端的連接點連接所述第一開關支路的第一端；
[0020]所述第三開關管的第二端為所述第三開關支路的第一端，所述第三開關管的第一端連接所述第三單向器件的輸出端，所述第三單向器件的輸入端為所述第三開關支路的第
_-上山一棲;
[0021]所述第四單向器件的輸入端為所述第四開關支路的第一端，所述第四單向器件的輸出端連接所述第四開關管的第一端，所述第四開關管的第二端為所述第四開關支路的第
_-上山一棲;
[0022]所述第五單向器件的輸出端和所述第五開關管的第二端的連接點連接所述第六開關支路的第一端，所述第五單向器件的輸入端為所述第五開關支路的第一端，所述第五開關管的第一端為所述第五開關支路的第二端。
[0023]優(yōu)選的，
[0024]所述第二開關管的第二端為所述第二開關支路的第一端，所述第二單向器件的輸入端為所述第二開關支路的第二端，所述第二開關管的第一端和第二單向器件的輸出端的連接點連接所述第一開關支路的第一端；
[0025]所述第三單向器件的輸入端為所述第三開關支路的第一端，所述第三單向器件的輸出端連接所述第三開關管的第一端，所述第三開關管的第二端為所述第三開關支路的第
_-上山一棲;
[0026]所述第四開關管的第二端為所述第四開關支路的第一端，所述第四開關管的第一端連接所述第四單向器件的輸出端，所述第四單向器件的輸入端為所述第四開關支路的第
_-上山一棲;
[0027]所述第五開關管的第二端和第五單向器件的輸入端的連接點連接所述第六開關支路的第一端，所述第五開關管的第一端為所述第五開關支路的第一端，所述第五單向器件的輸出端為所述第五開關支路的第二端。
[0028]優(yōu)選的，
[0029]所述第一單向器件的輸出端和第一開關管的第一端的連接點連接所述第一電容的第一端，所述第一單向器件的輸入端為所述第一開關支路的第一端，所述第一開關管的第二端為所述第一開關支路的第二端；
[0030]所述第六單向器件的輸入端和第六開關管的第二端的連接點連接所述第二電容的第二端，所述第六單向器件的輸出端為所述第六開關支路的第一端，所述第六開關管的第一端為所述第六開關支路的第二端；
[0031 ] 所述第二開關管、所述第三開關管、所述第四開關管和所述第五開關管均包括體二極管或反向并聯(lián)一個二極管。
[0032]優(yōu)選的，
[0033]所述第一單向器件的輸出端和第一開關管的第一端的連接點連接所述第一電容的第一端，所述第一單向器件的輸入端為所述第一開關支路的第一端，所述第一開關管的第二端為所述第一開關支路的第二端；
[0034]所述第六單向器件的輸入端和第六開關管的第二端的連接點連接所述第二電容的第二端，所述第六單向器件的輸出端為所述第六開關支路的第一端，所述第六開關管的第一端為所述第六開關支路的第二端。
[0035]優(yōu)選的，
[0036]所述第一單向器件的輸出端和第一開關管的第一端的連接點連接所述第一電容的第一端，所述第一開關管的第二端為所述第一開關支路的第一端，所述第二單向器件的輸入端為所述第一開關支路的第二端；
[0037]所述第六單向器件的輸入端和第六開關管的第二端的連接點連接所述第二電容的第二端，所述第六開關管的第一端為所述第六開關支路的第一端，所述第六單向器件的輸出端為所述第六開關支路的第二端。
[0038]優(yōu)選的，所述五電平逆變器對應的八個工作模態(tài)分別為:
[0039]第一模態(tài):所述第一開關管及所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0040]第二模態(tài):所述第一開關管及所述第八開關管導通，其余開關管均截止；
[0041]第三模態(tài):所述第四開關管、所述第五開關管及所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0042]第四模態(tài):所述第四開關管、所述第五開關管及所述第八開關管導通，其余開關管均截止；
[0043]第五模態(tài):所述第二開關管、所述第三開關管及所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0044]第六模態(tài):所述第二開關管、所述第三開關管及所述第八開關管導通，其余開關管均截止；
[0045]第七模態(tài):所述第六開關管及所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0046]第八模態(tài):所述第六開關管及所述第八開關管導通，其余開關管均截止。
[0047]優(yōu)選的，所述五電平逆變器對應的八個工作模態(tài)分別為:
[0048]第一模態(tài):所述第一開關管、所述第二開關管和所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0049]第二模態(tài):所述第一開關管、所述第二開關管和所述第八開關管導通，其余開關管均截止；
[0050]第三模態(tài):所述第四開關管、所述第五開關管和所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0051]第四模態(tài):所述第四開關管、所述第五開關管和所述第八開關管導通，其余開關管均截止；
[0052]第五模態(tài):所述第二開關管、所述第三開關管和所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0053]第六模態(tài):所述第二開關管、所述第三開關管和所述第八開關管導通，其余開關管均截止；
[0054]第七模態(tài):所述第五開關管、所述第六開關管和所述第七開關管導通，其余開關管均截止；
[0055]第八模態(tài):所述第五開關管、所述第六開關管和所述第八開關管導通，其余開關管均截止。
[0056]優(yōu)選的，還包括:
[0057]與所述第一單向器件反向并聯(lián)的第九開關管；
[0058]與所述第六單向器件反向并聯(lián)的第十開關管；
[0059]或者，還包括:
[0060]與所述第二單向器件反向并聯(lián)的第十一開關管；
[0061]與所述第五單向器件反向并聯(lián)的第十二開關管；
[0062]或者，還包括:
[0063]與所述第三單向器件反向并聯(lián)的第十三開關管；
[0064]與所述第四單向器件反向并聯(lián)的第十四開關管。
[0065]優(yōu)選的，還包括:分別與所述第一開關管和所述第六開關管反向并聯(lián)的兩個二極管；或者所述第一開關管和所述第六開關管還包括體二極管。
[0066]優(yōu)選的，還包括:
[0067]與所述第一單向器件反向并聯(lián)的第十五開關管；
[0068]與所述第二單向器件反向并聯(lián)的第十六開關管；
[0069]與所述第四單向器件反向并聯(lián)的第十七開關管；
[0070]與所述第五單向器件反向并聯(lián)的第十八開關管。
[0071]優(yōu)選的，還包括:
[0072]與所述第二單向器件反向并聯(lián)的第十九開關管；
[0073]與所述第五單向器件反向并聯(lián)的第二十開關管；
[0074]或者，還包括:
[0075]與所述第三單向器件反向并聯(lián)的第二十一開關管；
[0076]與所述第四單向器件反向并聯(lián)的第二十二開關管。
[0077]優(yōu)選的，還包括:
[0078]與所述第一單向器件反向并聯(lián)的第二十三開關管；
[0079]與所述第六單向器件反向并聯(lián)的第二十四開關管。
[0080]優(yōu)選的，所述第一單向器件、所述第二單向器件、所述第三單向器件、所述第四單向器件、所述第五單向器件及所述第六單向器件均為二極管或者單向晶閘管。
[0081 ]優(yōu)選的，所述