一種多電平逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及逆變器領(lǐng)域，尤其涉及一種多電平逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器、感應(yīng)加熱裝置、不間斷電源(UPS)，及風(fēng)能、太陽能光伏、與燃料電池等新能源發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分。其中，輸出諧波是逆變器最重要的電氣指標(biāo)之一，低諧波能改進(jìn)電能質(zhì)量。現(xiàn)在市場中的逆變器多為傳統(tǒng)兩電平逆變器，可以在電路的逆變中點(diǎn)形成一個(gè)正負(fù)對(duì)稱的方波，通過濾波電路濾波成為正弦波。但是，由于兩電平電壓形成的方波的級(jí)數(shù)太少，LC濾波電路在將方波濾波成正弦波時(shí)，容易產(chǎn)生較大的諧波，從而造成電能質(zhì)量的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種多電平逆變器，可以在逆變器的逆變中點(diǎn)輸出具有多種電平的方波，增加了輸出電壓的電平數(shù)，從而減下了輸出諧波，進(jìn)而提尚了電能質(zhì)量。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多電平逆變器，所述逆變器包括第一直流電源電路，第一電平控制電路以及第一濾波電路，其中:
[0005]所述第一電平控制電路與所述第一直流電源電路連接，包括至少三個(gè)半橋以及第一變壓器，所述第一變壓器包括至少三個(gè)繞組，所述第一變壓器的繞組數(shù)量與所述至少三個(gè)半橋數(shù)量對(duì)應(yīng)一致，所述第一變壓器的相鄰兩個(gè)繞組之間反相耦合，所述至少三個(gè)半橋包括第一半橋，所述第一半橋包括兩個(gè)功率開關(guān)管和兩個(gè)二極管，其中第一功率開關(guān)管的集電極與第一二極管的負(fù)極連接作為第一輸入端接入所述第一直流電源電路的電源正極，第二功率開關(guān)管的發(fā)射極與第二二極管的正極連接作為第二輸入端接入所述第一直流電源電路的電源負(fù)極，所述第一功率開關(guān)管的發(fā)射極與所述第一二極管的正極、所述第二功率開關(guān)管的集電極以及所述第二二極管的負(fù)極連接作為所述第一半橋的輸出端，所述至少三個(gè)半橋與所述第一半橋的結(jié)構(gòu)一致，所述至少三個(gè)半橋的輸出端分別與所述第一變壓器的至少三個(gè)繞組的同名端對(duì)應(yīng)連接，所述第一變壓器的至少三個(gè)繞組的異名端連接作為所述第一電平控制電路的輸出端，所述第一電平控制電路用于將所述第一直流電源電路提供的直流電壓轉(zhuǎn)換成具有多種電平的方波，并由所述第一電平控制電路的輸出端向所述第一濾波電路輸出所述具有多種電平的方波；
[0006]所述第一濾波電路與所述第一電平控制電路連接，用于將所述第一電平控制電路輸出的多種電平的方波濾波成正弦波輸出。
[0007]可選的，所述至少三個(gè)半橋包括第一半橋、第二半橋、第三半橋，所述第一變壓器包括第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述第一繞組與所述第二繞組反相耦合，所述第二繞組與所述第三繞組反相耦合，所述第一半橋的輸出端與所述第一變壓器的第一繞組的同名端連接，所述第二半橋的輸出端與所述第一變壓器的第二繞組的同名端連接，所述第三半橋的輸出端與所述第一變壓器的第三繞組的同名端連接，所述第一變壓器的第一繞組的異名端與所述第一變壓器的第二繞組的異名端以及所述第一變壓器的第三繞組的異名端連接作為所述第一電平控制電路的輸出端。
[0008]可選的，所述第一濾波電路包括第一濾波電感、第一電容以及第一負(fù)載，其中:
[0009]所述第一濾波電感，一端與所述第一電平控制電路的輸出端連接，另一端與所述第一電容的正極連接；
[0010]所述第一電容，正極與所述第一負(fù)載的一端連接作為輸出端，負(fù)極與所述第一負(fù)載的另一端連接并接地。
[0011]可選的，所述第一直流電源電路包括第一輸入電源、第二輸入電源、第二電容以及第三電容，其中:
[0012]所述第一輸入電源，正極與所述第二電容的正極連接，負(fù)極與所述第二電容的負(fù)極連接并接地；
[0013]所述第二輸入電源，正極與所述第三電容的正極連接并接地，負(fù)極與所述第三電容的負(fù)極連接。
[0014]可選的，所述第一電平控制電路的三個(gè)半橋包括六個(gè)功率開關(guān)管，分別為第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管、第三功率開關(guān)管、第四功率開關(guān)管、第五功率開關(guān)管、第六功率開關(guān)管，所述六個(gè)功率開關(guān)管分別由六個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述第一功率開關(guān)管由第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)、所述第二功率開關(guān)管由第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)、所述第三功率開關(guān)管由第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)、所述第四功率開關(guān)管由第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)、所述第五功率開關(guān)管由第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)、所述第六功率開關(guān)管由第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中:
[0015]所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)由正弦波的正、負(fù)半周分別與第一三角載波調(diào)制而成，所述第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)和所述第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述正弦波的正、負(fù)半周分別與第二三角載波調(diào)制而成，所述第五驅(qū)動(dòng)信號(hào)和所述第六驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述正弦波的正、負(fù)半周分別與第三三角載波調(diào)制而成；
[0016]所述第二三角載波與所述第一三角載波的相位相差120度，所述第三三角載波與所述第一三角載波的相位相差240度。
[0017]可選的，當(dāng)所述第一功率開關(guān)管在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的占空比在大于0小于1/3的區(qū)間時(shí)，所述第一電平控制電路向所述第一濾波電路輸出第一方波，所述第一方波包括兩種電平，所述兩種電平分別為-1/6倍的所述直流電壓和-1/2倍的所述直流電壓；
[0018]當(dāng)所述第一功率開關(guān)管在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的占空比在大于1/3小于2/3的區(qū)間時(shí)，所述第一電平控制電路向所述第一濾波電路輸出第二方波，所述第二方波包括兩種電平，所述兩種電平分別為-1/6倍的所述直流電壓和1/6倍的所述直流電壓；
[0019]當(dāng)所述第一功率開關(guān)管在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的占空比在大于2/3小于1的區(qū)間時(shí)，所述第一電平控制電路向所述第一濾波電路輸出第三方波，所述第三方波包括兩種電平，所述兩種電平分別為1/6倍的所述直流電壓或1/2倍的所述直流電壓；
[0020]所述第一濾波電路將所述第一電平控制電路輸出的所述第一方波、所述第二方波以及所述第三方波生成的方波通過濾波后轉(zhuǎn)換為正弦波輸出。
[0021]可選的，所述多電平逆變器還包括第二電平控制電路以及第二濾波電感，其中:
[0022]所述第二電平控制電路與所述第一電平控制電路結(jié)構(gòu)一致，所述第二電平控制電路與所述第一電平控制電路并聯(lián)；
[0023]所述第二濾波電感，一端與所述第二電平控制電路的輸出端連接，另一端與所述第一濾波電路的所述第一電容的負(fù)極連接。
[0024]可選的，所述多電平逆變器還包括第四半橋，其中:
[0025]所述第四半橋與所述第一半橋的結(jié)構(gòu)一致，所述第四半橋的輸出端與所述第一濾波電路的所述第一電容的負(fù)極連接。
[0026]可選的，所述多電平逆變器還包括第三電平控制電路、第四電平控制電路、第二濾波電路以及第三濾波電路，其中:
[0027]所述第三電平控制電路、所述第四電平控制電路與所述第一電平控制電路結(jié)構(gòu)一致，所述第三電平控制電路、所述第四電平控制電路與所述第一電平控制電路并聯(lián)；
[0028]所述第二濾波電路、所述第三濾波電路與所述第一濾波電路結(jié)構(gòu)一致，所述第二濾波電路與所述第三電平控制電路的輸出端連接，所述第三濾波電路與所述第四電平控制電路的輸出端連接，所述第一濾波電路輸出端實(shí)現(xiàn)第一相輸出，所述第二濾波電路輸出端實(shí)現(xiàn)第二相輸出，所述第三濾波電路輸出端實(shí)現(xiàn)第三相輸出。
[0029]可選的，所述多電平逆變器還包括第五電平控制電路，所述第五電平控制電路包括三個(gè)開關(guān)控制單元，分別為第一開關(guān)控制單元、第二開關(guān)控制單元以及第三開關(guān)控制單元，所述第一開關(guān)控制單元包括兩個(gè)二極管以及兩個(gè)功率開關(guān)管，其中第七功率開關(guān)管的集電極與第三二極管的負(fù)極連接作為所述第一開關(guān)控制單元的輸入端，所述第七功率開關(guān)管的發(fā)射極與所述第三二極管的正極、第八功率開關(guān)管的發(fā)射極以及第四二極管的正極連接，所述第八功率開關(guān)管的集電極與所述第四二極管的負(fù)極連接作為所述第一開關(guān)控制單元的輸出端，所述第二開關(guān)控制單元、所述第三開關(guān)控制單元與所述第一開關(guān)控制單元的結(jié)構(gòu)一致，其中:
[0030]所述第一開關(guān)控制單元，輸入端與所述第一直流電源電路的所述第二電容的負(fù)極連接，輸出端與所述第一電平電路的所述第一半橋的輸出端連接；
[0031]所述第二開關(guān)控制單元，輸入端與所述第一直流電源電路的所述第二電容的負(fù)極連接，輸出端與所述第一電平電路的所述第二半橋的輸出端連接；
[0032]所述第三開關(guān)控制單元，輸入端與所述第一直流電源電路的所述第二電容的負(fù)極連接，輸出端與所述第一電平電路的所述第三半橋的輸出端連接。
[0033]可選的，所述多電平逆變器還包括第六電平控制電路，所述第六電平控制電路包括三個(gè)開關(guān)控制單元，分別為第四開關(guān)控制單元、第五開關(guān)控制單元以及第六開關(guān)控制單元，所述第四開關(guān)控制單元包括四個(gè)二極管和兩個(gè)功率開關(guān)管，其中第五二極管的負(fù)極與第九功率開關(guān)管的集電極連接作為所述第四開關(guān)控制單元的第一輸入端，所述第五二極管的正極與所述第九功率開關(guān)管的發(fā)射極以及第六二極管的負(fù)極連接作為所述第四開關(guān)控制單元的第一輸出端，第七二極管的負(fù)極與所述第六二極管的正極連接作為所述第四開關(guān)控制單元的第二輸入端，所述第七二極管的正極與第八二極管的負(fù)極連接作為所述第四開關(guān)控制單元的第二輸出端，所述第八二極管的負(fù)極與第十功率開關(guān)管的集電極連接，所述第八二極管的正極與所述第十功率開關(guān)管的發(fā)射極連接作為所述第四開關(guān)控制單元的第三輸入端，所述第五開關(guān)控制單元、所述第六開關(guān)控制單元與所述第四開關(guān)控制單元的結(jié)構(gòu)一致，其中:
[0034]所述第一半橋的第一輸入端與所述第四開關(guān)控制單元的第一輸出端連接后通過所述第四開關(guān)控制單元的第一輸入端接入所述第一輸入電源的正極，所述第一半橋的第二輸入端與所述第四開關(guān)控制單元的第二輸出端連接后通過所述第四開關(guān)控制單元的第三輸入端接入所述第二輸入電源的負(fù)極；
[0035]所述第二半橋的第一輸入端與所述第五開關(guān)控制單元的第一輸出端連接后通過所述第五開關(guān)控制單元的第一輸入端接入所述第一輸入電源的正極，所述第二半橋的第二輸入端與所述第五開關(guān)控制單元的第二輸出端連接后通過所述第五開關(guān)控制單元的第三輸入端接入所述第二輸入電源的負(fù)極；
[0036]所述第三半橋的第一輸入端與所述第六開關(guān)控制單元的第一輸出端連接后通過所述第六開關(guān)控制單元的第一輸入端接入所述第一輸入電源的正極，所述第三半橋的第二輸入端與所述第六開關(guān)控制單元的第二輸出端連接后通過所述第六開關(guān)控制單元的第三輸入端接入所述第二輸入電源的負(fù)極；
[0037]所述第四開關(guān)控制單元的第二輸入端、所