獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器，由八個結構相同的可控開關和兩個電容構成，八個可控開關形成橋式連接，八個可控開關中，四個可控開關串聯連接形成一個串聯電路，兩個串聯電路并聯后的兩端為輸出電源的兩端，兩個串聯電路的中心節點為輸入電源的兩端，電容串聯于串聯電路中的中心節點兩側的兩個節點之間。本發明通過對八個可控開關的控制，實現五種不同電平的輸出，從而完成對交流電源的變頻處理，具有所需器件數量少、易于模塊化的優點，適合作為電網接口的變頻器；同時通過電容兩端的電壓對冗余狀態的選擇保持平衡，形成對輸出電壓的箝位控制。
【專利說明】獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種變頻器，尤其涉及一種易于實現模塊化結構的獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業的深度發展，大功率變流裝置在國民經濟中的應用越來越廣泛，如大容量變頻器、大功率電力有源濾波器、靜止無功補償裝置、MW級風電機組用變流器等，而對于大功率變流器場合，大功率開關器件的功率處理能力和開關頻率之間往往存在著矛盾，通常功率越大開關頻率越低。由于開關頻率的限制難以應用PWM技術來改善傳統大容量變流器的性能。因此，在大功率變流器場合，人們往往希望大功率、耐高壓的電力電子裝置能夠工作在盡可能高的開關頻率下，以便提高輸出波形的質量。
[0003]普通型變頻器通常也稱為兩電平變頻器，這種拓撲結構比較簡單，為了獲得大功率，一般依靠開關器件串聯以承受高壓，將開關器件并聯以承受大電流，但由于功率器件參數的離散性，這將帶來靜、動態均壓和均流等一系列問題，技術上的不確定因素影響很大，可靠性不高；但由于輸出只有兩電平，電壓波動大，產生較大諧波。因此這種結構應用范圍非常有限。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就在于為`了解決上述問題而提供一種易于實現模塊化結構的獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器。
[0005]本發明通過以下技術方案來實現上述目的:
本發明所述獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器由八個結構相同的可控開關和兩個電容構成，八個所述可控開關分別為第一可控開關、第二可控開關、第三可控開關、第四可控開關、第五可控開關、第六可控開關、第七可控開關和第八可控開關，兩個電容分別為第一電容和第二電容，所述第四可控開關的第一端與所述第六可控開關的第二端均與輸入電源的第一端連接，所述第三可控開關的第一端與所述第五可控開關的第二端均與所述輸入電源的第二端連接，所述第四可控開關的第二端和所述第二可控開關的第一端均與所述第二電容的第一端連接，所述第三可控開關的第二端和所述第一可控開關的第一端均與所述第一電容的第一端連接，所述第一可控開關的第二端和所述第二可控開關的第二端均與輸出電源的第一端連接，所述第六可控開關的第一端和所述第八可控開關的第二端均與所述第二電容的第二端連接，所述第五可控開關的第一端和所述第七可控開關的第二端均與所述第一電容的第二端連接，所述第七可控開關的第一端和所述第八可控開關的第一端均與所述輸出電源的第二端連接。
[0006]具體地，所述可控開關包括一個三極管和一個二極管，所述三極管的發射極與所述二極管的正極連接，所述三極管的集電極與所述二極管的負極連接，所述三極管的發射極為所述可控開關的第一端，所述三極管的集電極為所述可控開關的第二端，所述三極管的基極為所述可控開關的控制輸入端。
[0007]本發明的有益效果在于:
本發明通過對八個可控開關的控制，實現五種不同電平的輸出，從而完成對交流電源的變頻處理，具有所需器件數量少、易于模塊化的優點，適合作為電網接口的變頻器；同時通過電容兩端的電壓對冗余狀態的選擇保持平衡，形成對輸出電壓的箝位控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明所述獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器的電路結構示意圖。【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
如圖1所示，本發明所述獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器由八個結構相同的可控開關和兩個電容構成，八個可控開關分別為第一可控開關S1、第二可控開關S2、第三可控開關S3、第四可控開 關S4、第五可控開關S5、第六可控開關S6、第七可控開關S7和第八可控開關S8，兩個電容分別為第一電容C1和第二電容C2，第四可控開關S4的第一端與第六可控開關S6的第二端均與輸入電源Vin的第一端連接，第三可控開關S3的第一端與第五可控開關S5的第二端均與輸入電源Vin的第二端連接，第四可控開關S4的第二端和第二可控開關S2的第一端均與第二電容C2的第一端連接，第三可控開關S3的第二端和第一可控開關S1的第一端均與第一電容C1的第一端連接，第一可控開關S1的第二端和第二可控開關S2的第二端均與輸出電源Vout的第一端連接，第六可控開關S6的第一端和第八可控開關S8的第二端均與第二電容C2的第二端連接，第五可控開關S5的第一端和第七可控開關S7的第二端均與第一電容C1的第二端連接，第七可控開關S7的第一端和第八可控開關S8的第一端均與輸出電源Vout的第二端連接。
[0010]如圖1所示，可控開關(第一可控開關S1、第二可控開關S2、第三可控開關S3、第四可控開關S4、第五可控開關S5、第六可控開關S6、第七可控開關S7或第八可控開關S8)包括一個三極管和一個二極管，三極管的發射極與二極管的正極連接，三極管的集電極與二極管的負極連接，三極管的發射極為可控開關的第一端，三極管的集電極為可控開關的第二端，三極管的基極為可控開關的控制輸入端。上述可控開關的結構為常規結構，所以未在圖中標記三極管和二極管的符號。
[0011]通過對第一可控開關S1、第二可控開關S2、第三可控開關S3、第四可控開關S4、第五可控開關S5、第六可控開關S6、第七可控開關S7和第八可控開關S8的基極信號的控制，實現各可控開關的開、關狀態，從而輸出不同電平，再由這些電平組合為不同頻率的電源。任意時刻，輸出電源Vout均為+2E、+E、-E、-2E和零電平之一，所以稱為五電平輸出。同時通過第一電容C1兩端的電壓和第二電容C2兩端的電壓對冗余狀態的選擇保持平衡，形成對輸出電壓Vout的箝位控制。
【權利要求】
1.一種獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器，其特征在于:由八個結構相同的可控開關和兩個電容構成，八個所述可控開關分別為第一可控開關、第二可控開關、第三可控開關、第四可控開關、第五可控開關、第六可控開關、第七可控開關和第八可控開關，兩個電容分別為第一電容和第二電容，所述第四可控開關的第一端與所述第六可控開關的第二端均與輸入電源的第一端連接，所述第三可控開關的第一端與所述第五可控開關的第二端均與所述輸入電源的第二端連接，所述第四可控開關的第二端和所述第二可控開關的第一端均與所述第二電容的第一端連接，所述第三可控開關的第二端和所述第一可控開關的第一端均與所述第一電容的第一端連接，所述第一可控開關的第二端和所述第二可控開關的第二端均與輸出電源的第一端連接，所述第六可控開關的第一端和所述第八可控開關的第二端均與所述第二電容的第二端連接，所述第五可控開關的第一端和所述第七可控開關的第二端均與所述第一電容的第二端連接，所述第七可控開關的第一端和所述第八可控開關的第一端均與所述輸出電源的第二端連接。
2.根據權利要求1所述的獨立五電平輸出電容箝位橋式變頻器，其特征在于:所述可控開關包括一個三極管和一個二極管，所述三極管的發射極與所述二極管的正極連接，所述三極管的集電極與所述二極管的負極連接，所述三極管的發射極為所述可控開關的第一端，所述三極管的集電極為所述可控開關的第二端，所述三極管的基極為所述可控開關的控制輸入端。`
【文檔編號】H02M7/483GK103684012SQ201210353892
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月21日 優先權日:2012年9月21日
【發明者】張鋒 申請人:成都市思博睿科技有限公司