CN106712558A - 高可靠性五电平三相双输入逆变器 - Google Patents

高可靠性五电平三相双输入逆变器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了两种高可靠性五电平三相双输入逆变器，第一种三相双输入逆变器由两个独立输入源、十二个开关管、十二个二极管、六个滤波电感构成；第二种三相双输入逆变器由两个独立输入源、十二个开关管、八个二极管、六个滤波电感构成。本发明处于任何模态时，上桥臂和下桥臂之一与拓扑中的某个二极管反向串联，从结构上避免了直通，可靠性高。本发明利用双输入电源和开关的组合变换构成多电平输出。***双输入源Vin1与Vin2电压不同，通过控制达到分时向逆变器供电的目的；若Vin1由Vin2经Boost升压得到，则***输出功率一部分直接来自于Vin1，另一部分来自于升压单元，实现了部分功率的单级转换，不但减少了升压单元容量，而且提高了***效率。

Description

高可靠性五电平三相双输入逆变器
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，尤其属于直流-交流变换技术领域，具体指一种无桥臂直通风险的三相双输入逆变器。
背景技术
随着航空电源、新能源发电、电动汽车等技术的快速发展，高可靠性高效率逆变器逆变技术得到了广泛的关注。
传统三相逆变器的开关桥臂由两个开关管串联而成，开关桥臂直接和直流电源串联，为了防止开关桥臂直通，必须给开关管加入合适的死区时间。这会导致逆变器输出波形质量变差，并且逆变器在受到干扰时，两个开关管仍然存在同时导通而导致直流电源短路的危险。
另一方面，在高电压大功率逆变场合中，多电平逆变技术得到越来越多的关注，人们提出了不同的电路拓扑结构和控制策略，但是多电平逆变器仍然存在电路复杂、控制方法复杂等缺点，影响逆变器***的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提出高可靠性五电平三相双输入逆变器，用于从结构机理上提高对多个输入直流电压源进行直流-三相交流变换时的可靠性，并形成五电平调制，减少谐波。
为实现上述目的，本发明提出了两种方案。
所述高可靠性五电平三相双输入逆变器第一种结构由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第七开关管(S7)、第八开关管(S8)、第九开关管(S9)、第十开关管(S10)、第十一开关管(S11)、第十二开关管(S12)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)、第八二极管(D8)、第九二极管(D9)、第十二极管(D10)、第十一二极管(D11)、第十二二极管(D12)第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、第三滤波电感(L3)、第四滤波电感(L4)、第五滤波电感(L5)、第六滤波电感(L6)构成。并且第一直流输入电压源(Vin1)必须不低于第二直流输入电压源(Vin2)的电压。
所述高可靠性五电平三相双输入逆变器第二种结构由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第七开关管(S7)、第八开关管(S8)、第九开关管(S9)、第十开关管(S10)、第十一开关管(S11)、第十二开关管(S12)、第一二极管(D1)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)、第八二极管(D8)、第九二极管(D9)、第十二二极管(D12)第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、第三滤波电感(L3)、第四滤波电感(L4)、第五滤波电感(L5)、第六滤波电感(L6)构成。并且第一直流输入电压源(Vin1)必须不低于第二直流输入电压源(Vin2)的电压。
该三相逆变器的输入电源的连接方式为：
对第一种结构：
第一直流输入电压源(Vin1)的正极连接于第一开关管(S1)、第五开关管(S5)、第九开关管(S9)的集电极和第四二极管(D4)、第八二极管(D8)、第十二二极管(D12)的负极；第一直流输入电压源(Vin1)的负极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第四开关管(S4)的发射极、第八开关管(S8)的发射极、第十二开关管(S12)的发射极和第一二极管(D1)的正极、第五二极管(D5)的正极、第九二极管(D9)的正极。
第二直流输入源(Vin2)的正极通过六个二极管(D2、D3、D6、D7、D10、D11)、六个开关管(S2、S3、S6、S7、S10、S11)接入到电路；第二二极管(D2)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第二二极管(D2)的负极连接于第二开关管(S2)的集电极；第三开关管(S3)的发射极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第三开关管(S3)的集电极连接于第三二极管(D3)的负极；第六二极管(D6)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第六二极管(D6)的负极连接于第六开关管(S6)的集电极；第七开关管(S7)的发射极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第七开关管(S7)的集电极连接于第七二极管(D7)的负极；第十二极管(D10)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第十二极管(D10)的负极连接于第十开关管(S10)的集电极；第十一开关管(S11)的发射极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第十一开关管(S11)的集电极连接于第十一二极管(D11)的负极。第二直流输入电压源(Vin2)的负极连接于第一直流输入电压源(Vin1)的负极、第四开关管(S4)的发射极、第八开关管(S8)的发射极、第十二开关管(S12)的发射极和第一二极管(D1)的正极、第五二极管(D5)的正极、第九二极管(D9)的正极。
对于第二种结构：
第一直流输入电压源(Vin1)连接方式与第一种相同。
第二直流输入源(Vin2)的正极通过两个二极管(D6、D7)、六个开关管(S2、S3、S6、S7、S10、S11)接入到电路；第六二极管(D6)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第六二极管(D6)的负极连接于第二开关管(S2)的集电极、第六开关管(S6)的集电极、第十开关管(S10)的集电极；第七二极管(D7)的负极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第七二极管(D7)的正极连接于第三开关管(S3)的集电极、第七开关管(S7)的集电极、第十一开关管(S11)的集电极。
该三相逆变器的桥臂的连接方式为：
对于第一种结构：
(桥臂1)第一开关管(S1)的发射极连接于第二开关管(S2)的发射极、第一二极管(D1)的负极、第一滤波电感(L1)的一端；第四二极管(D4)的正极连接于第三二极管(D3)的正极、第四开关管(S4)的集电极、第二滤波电感(L2)的一端；第一滤波电感(L1)和第二滤波电感(L2)的另一端连接在一起作为三相负载端之一。(桥臂2)第五开关管(S5)的发射极连接于第六开关管(S6)的发射极、第五二极管(D5)的负极、第三滤波电感(L3)的一端；第八二极管(D8)的正极连接于第七二极管(D7)的正极、第八开关管(S8)的集电极、第四滤波电感(L4)的一端；第二滤波电感(L2)和第三滤波电感(L3)的另一端连接在一起作为三相负载端之二。(桥臂3)第九开关管(S9)的发射极连接于第十开关管(S10)的发射极、第九二极管(D9)的负极、第五滤波电感(L5)的一端；第十二二极管(D12)的正极连接于第十一二极管(D11)的正极、第十二开关管(S12)的集电极、第六滤波电感(L6)的一端；第五滤波电感(L5)和第六滤波电感(L6)的另一端连接在一起作为三相负载端之三。
对于第二种结构：
(桥臂1)第一开关管(S1)的发射极连接于第二开关管(S2)的发射极、第一二极管(D1)的负极、第一滤波电感(L1)的一端；第四二极管(D4)的正极连接于第三开关管(S3)的集电极、第四开关管(S4)的集电极、第二滤波电感(L2)的一端；第一滤波电感(L1)和第二滤波电感(L2)的另一端连接在一起作为三相负载端之一。(桥臂2)第五开关管(S5)的发射极连接于第六开关管(S6)的发射极、第五二极管(D5)的负极、第三滤波电感(L3)的一端；第八二极管(D8)的正极连接于第七开关管(S7)的集电极、第八开关管(S8)的集电极、第四滤波电感(L4)的一端；第二滤波电感(L2)和第三滤波电感(L3)的另一端连接在一起作为三相负载端之二。(桥臂3)第九开关管(S9)的发射极连接于第十开关管(S10)的发射极、第九二极管(D9)的负极、第五滤波电感(L5)的一端；第十二二极管(D12)的正极连接于第十一开关管(S11)的集电极、第十二开关管(S12)的集电极、第六滤波电感(L6)的一端；第五滤波电感(L5)和第六滤波电感(L6)的另一端连接在一起作为三相负载端之三。
该三相逆变器特有的五电平调制策略为：调制波为三相正弦电压信号，载波为两个三角波，分别为：峰峰值Vin1-Vin2、偏置Vin2-Vin1/2的第一三角波，峰峰值为Vin2、偏置Vin1/2-Vin2的第二三角波。
对于A相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S1导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S1关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S2导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S2关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S3导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S3关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S4导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S4关断。
对于B相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S5导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S5关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S6导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S6关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S7导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S7关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S8导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S8关断。
对于C相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S9导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S9关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S10导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S10关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S11导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S11关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S12导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S12关断。
三相双输入逆变器开关管的选用方法：
对于第一种结构，开关管既可以选用带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件，也可以选用不带有寄生体二极管的IGBT器件。
对于第二种结构，开关管只能选用不带有寄生体二极管的IGBT器件。
有益效果：
本发明的逆变器处于任何模态时，上桥臂和下桥臂之一与拓扑中的某个二极管反向串联，从结构上避免了直通，提高了可靠性。如图2所示，第一开关管(S1)、第八开关管(S8)导通。此时，对于桥臂1，第一开关管(S1)导通，第一二极管(D1)、第二二极管(D2)都截止，并且第四开关管(S4)与第四二极管(D4)反向串联，避免了第一开关管(S1)和第四开关管(S4)可能的直通风险；对于桥臂2，第八开关管(S8)导通，第七二极管(D7)、第八二极管(D8)都截止，并且第五开关管(S5)与第五二极管(D5)反向串联，避免了第五开关管(S5)和第八开关管(S8)可能的直通风险。其他模态以及B相C相于与此同理。
本发明利用双输入电源和增加的D2、D3、D6、D7、D10、D11和S2、S3、S6、S7、S10、S11构成多电平输出。***双输入源Vin1与Vin2电压不同，通过控制达到分时向逆变器供电的目的；
本发明克服了普通三相多电平逆变器中开关管负荷不平衡的问题；
若Vin1由Vin2经Boost升压得到，则***输出功率一部分直接来自于Vin2，另一部分来自于升压单元，实现了部分功率的单级转换，不但减少了升压单元容量，而且提高了***效率。
附图说明
附图1为本发明无桥臂直通风险的三相双输入逆变器；
附图2为本发明在A相滤波前电压uA1、B2＝Vin1时的等效电路图；
附图3为本发明在A相滤波前电压uA1、B2＝Vin2时的等效电路图；
附图4为本发明在A相滤波前电压uA1、B2＝Vin1-Vin2时的等效电路图；
附图5为本发明在A相滤波前电压uA1、B2＝0时的等效电路图；
附图6为本发明在A相滤波前电压uA2、B1＝-(Vin1-Vin2)时的等效电路图；
附图7为本发明在A相滤波前电压uA2、B1＝-Vin2时的等效电路图；
附图8为本发明在A相滤波前电压uA2、B1＝-Vin1时的等效电路图；
附图9为本发明的调制原理示意图；
附图10为本发明的A相开关管驱动信号图；
附图11为本发明的输出仿真波形。
上面附图中的主要符号说明：Vin1和Vin2分别为第一直流输入电压源和第二直流输入电压源，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二开关管，D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二二极管，L1、L2、L3、L4、L5、L6分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六滤波电感。
具体实施方式
下面以第一种结构(如图1a所示)为例对本发明技术方案进行详细说明。但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。第二种结构(如图1b所示)与此同理。
实施例：
如图1a所示为无桥臂直通风险的三相双输入逆变器电路结构4包括：两个独立的直流输入电压源(Vin1～Vin2)、十二个开关管(S1～S12)、十二个二极管(D1～D12)、六个滤波电感(L1～L6)和负载。
该三相逆变器的输入电源的连接方式为：Vin1的正极连接于S1、S5、S9的集电极和D4、D8、D12的负极；Vin1的负极连接于Vin2的负极、S4的发射极、S8的发射极、S12的发射极和D1的正极、D5的正极、D9的正极。
Vin2的正极通过六个二极管(D2、D3、D6、D7、D10、D11)、六个开关管(S2、S3、S6、S7、S10、S11)接入到电路；D2的正极连接于Vin2的正极，D2的负极连接于S2的集电极；S3的发射极连接于Vin2的正极，S3的集电极连接于D3的负极；D6的正极连接于Vin2的正极，D6的负极连接于S6的集电极；S7的发射极连接于Vin2的正极，S7的集电极连接于D7的负极；D10的正极连接于Vin2的正极，D10的负极连接于S10的集电极；S11的发射极连接于Vin2的正极，S11的集电极连接于D11的负极。Vin2的负极连接于Vin1的负极、S4的发射极、S8的发射极、S12的发射极和D1的正极、D5的正极、D9的正极。
该三相逆变器的桥臂的连接方式为：(桥臂1)S1的发射极连接于S2的发射极、D1的负极、L1的一端；D4的正极连接于S3的正极、S4的集电极、L2的一端；L1和L2的另一端连接在一起作为三相负载端之一。(桥臂2)S5的发射极连接于S6的发射极、D5的负极、L3的一端；D8的正极连接于S7的正极、S8的集电极、L4的一端；L2和L3的另一端连接在一起作为三相负载端之二。(桥臂3)S9的发射极连接于S10的发射极、D9的负极、L5的一端；D12的正极连接于S11的正极、S12的集电极、L6的一端；L5和L6的另一端连接在一起作为三相负载端之三。
该三相逆变器特有的多电平调制策略为：调制波为三相正弦电压信号，载波为两条三角波，分别为：峰峰值Vin1-Vin2、偏置Vin2-Vin1/2的第一三角波，峰峰值为Vin2、偏置-Vin1/2的第二三角波。
对于A相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S1导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S1关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S2导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S2关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S3导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S3关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S4导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S4关断。
对于B相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S5导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S5关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S6导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S6关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S7导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S7关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S8导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S8关断。
对于C相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S9导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S9关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S10导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S10关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S11导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S11关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S12导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S12关断。
本发明无桥臂直通风险的三相双输入逆变器能够输出五种电平，下面以A相为例说明。图2为A相滤波前电压uA1、B2＝Vin1时的等效电路图；图3为A相滤波前电压uA1，B2＝Vin2时的等效电路图；图4为A相滤波前电压uA1、B2＝Vin1-Vin2时的等效电路图；图5为A相滤波前电压uA1、B2＝0时的等效电路图；图6为A相滤波前电压uA2、B1＝-(Vin1-Vin2)时的等效电路图；图7为A相滤波前电压uA2、B1＝-Vin2时的等效电路图；图8为A相滤波前电压uA2、B1＝-Vin1时的等效电路图。B相、C相与A相类似。
该三相逆变器的高可靠性工作模态，以第一种结构的A相的一个模态为例，说明如下：
如图2所示，S1、S8导通。此时，对于桥臂1，S1导通，D1、D2都截止，并且S4与D4反向串联，避免了S1和S4可能的直通风险；对于桥臂2，S8导通，D7、D8都截止，并且S5与D5反向串联，避免了S5和S8可能的直通风险。其他模态以及B相C相于与此同理。
为验证本发明的有效性，以附图1a拓扑为例进行仿真实验，其调制策略如图9所示，三相参考电压分别与三条三角载波交截，产生如图10所示的三相桥臂开关管驱动信号。在输入为Vin1＝180V、Vin2＝90V时，逆变器输出电压波形如图11所示。
以上分析用于说明本发明两种高可靠性(无桥臂直通风险)的双输入五电平三相逆变器工作原理和调制过程。

Claims (3)

1.高可靠性(无桥臂直通风险)三相双输入逆变器拓扑结构，其特征在于：
对于第一种拓扑：
直流输入电压源(Vin1)的正极连接于第一开关管(S1)、第五开关管(S5)、第九开关管(S9)的集电极和第四二极管(D4)、第八二极管(D8)、第十二二极管(D12)的负极；第一直流输入电压源(Vin1)的负极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第四开关管(S4)的发射极、第八开关管(S8)的发射极、第十二开关管(S12)的发射极和第一二极管(D1)的正极、第五二极管(D5)的正极、第九二极管(D9)的正极。
直流输入源(Vin2)的正极通过六个二极管(D2、D3、D6、D7、D10、D11)、六个开关管(S2、S3、S6、S7、S10、S11)接入到电路；第二二极管(D2)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第二二极管(D2)的负极连接于第二开关管(S2)的集电极；第三开关管(S3)的发射极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第三开关管(S3)的集电极连接于第三二极管(D3)的负极；第六二极管(D6)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第六二极管(D6)的负极连接于第六开关管(S6)的集电极；第七开关管(S7)的发射极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第七开关管(S7)的集电极连接于第七二极管(D7)的负极；第十二极管(D10)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第十二极管(D10)的负极连接于第十开关管(S10)的集电极；第十一开关管(S11)的发射极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第十一开关管(S11)的集电极连接于第十一二极管(D11)的负极。第二直流输入电压源(Vin2)的负极连接于第一直流输入电压源(Vin1)的负极、第四开关管(S4)的发射极、第八开关管(S8)的发射极、第十二开关管(S12)的发射极和第一二极管(D1)的正极、第五二极管(D5)的正极、第九二极管(D9)的正极。
(桥臂1)第一开关管(S1)的发射极连接于第二开关管(S2)的发射极、第一二极管(D1)的负极、第一滤波电感(L1)的一端；第四二极管(D4)的正极连接于第三二极管(D3)的正极、第四开关管(S4)的集电极、第二滤波电感(L2)的一端；第一滤波电感(L1)和第二滤波电感(L2)的另一端连接在一起作为三相负载端之一。(桥臂2)第五开关管(S5)的发射极连接于第六开关管(S6)的发射极、第五二极管(D5)的负极、第三滤波电感(L3)的一端；第八二极管(D8)的正极连接于第七二极管(D7)的正极、第八开关管(S8)的集电极、第四滤波电感(L4)的一端；第二滤波电感(L2)和第三滤波电感(L3)的另一端连接在一起作为三相负载端之二。(桥臂3)第九开关管(S9)的发射极连接于第十开关管(S10)的发射极、第九二极管(D9)的负极、第五滤波电感(L5)的一端；第十二二极管(D12)的正极连接于第十一二极管(D11)的正极、第十二开关管(S12)的集电极、第六滤波电感(L6)的一端；第五滤波电感(L5)和第六滤波电感(L6)的另一端连接在一起作为三相负载端之三。
对于第二种拓扑：
直流输入电压源(Vin1)连接方式与第一种相同。
直流输入源(Vin2)的正极通过两个二极管(D6、D7)、六个开关管(S2、S3、S6、S7、S10、S11)接入到电路；第六二极管(D6)的正极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第六二极管(D6)的负极连接于第二开关管(S2)的集电极、第六开关管(S6)的集电极、第十开关管(S10)的集电极；第七二极管(D7)的负极连接于第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第七二极管(D7)的正极连接于第三开关管(S3)的集电极、第七开关管(S7)的集电极、第十一开关管(S11)的集电极。
(桥臂1)第一开关管(S1)的发射极连接于第二开关管(S2)的发射极、第一二极管(D1)的负极、第一滤波电感(L1)的一端；第四二极管(D4)的正极连接于第三开关管(S3)的集电极、第四开关管(S4)的集电极、第二滤波电感(L2)的一端；第一滤波电感(L1)和第二滤波电感(L2)的另一端连接在一起作为三相负载端之一。(桥臂2)第五开关管(S5)的发射极连接于第六开关管(S6)的发射极、第五二极管(D5)的负极、第三滤波电感(L3)的一端；第八二极管(D8)的正极连接于第七开关管(S7)的集电极、第八开关管(S8)的集电极、第四滤波电感(L4)的一端；第二滤波电感(L2)和第三滤波电感(L3)的另一端连接在一起作为三相负载端之二。(桥臂3)第九开关管(S9)的发射极连接于第十开关管(S10)的发射极、第九二极管(D9)的负极、第五滤波电感(L5)的一端；第十二二极管(D12)的正极连接于第十一开关管(S11)的集电极、第十二开关管(S12)的集电极、第六滤波电感(L6)的一端；第五滤波电感(L5)和第六滤波电感(L6)的另一端连接在一起作为三相负载端之三。
2.双输入三相逆变器特有的五电平调制策略，其特征在于：调制波为三相正弦电压信号，载波为两条三角波，分别为：峰峰值Vin1-Vin2、偏置Vin2-Vin1/2的第一三角波，峰峰值为Vin2、偏置-Vin1/2的第二三角波。
对于A相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S1导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S1关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S2导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S2关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S3导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S3关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S4导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S4关断。
对于B相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S5导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S5关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S6导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S6关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S7导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S7关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S8导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S8关断。
对于C相，在正弦波大于第一三角波的部分，开关管S9导通，在正弦波小于第一三角波的部分，开关管S9关断；在正弦波小于第一三角波且属于正弦波正半周的部分，开关管S10导通，在正弦波负半周以及正弦波大于第一三角波的正半周部分，开关管S10关断；在正弦波的正半周以及正弦波大于第二三角波的负半周部分，开关管S11导通，在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S11关断；在正弦波小于第二三角波的部分，开关管S12导通，在正弦波大于第二三角波的部分，开关管S12关断。
3.三相双输入逆变器开关管的选用方法：
对于第一种结构，开关管既可以选用带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件，也可以选用不带有寄生体二极管的IGBT器件。
对于第二种结构，开关管只能选用不带有寄生体二极管的IGBT器件。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108448925A (zh) * 2018-04-04 2018-08-24 南京航空航天大学 高可靠性高能效双输入双向逆变器
CN108448884A (zh) * 2018-04-04 2018-08-24 南京航空航天大学 双输入dc－ac变换器的两种失效容错方法
CN108448924A (zh) * 2018-04-04 2018-08-24 南京航空航天大学 一组双输入双向单元与高可靠双输入五电平三相dc－ac拓扑族
CN110149068A (zh) * 2019-04-24 2019-08-20 南京航空航天大学 一种无环流三相双Buck全桥逆变器及其控制策略

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2110939A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-21 ABB Research LTD Wechselrichter und Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters mit fliegenden Kapazitäten
CN101902142A (zh) * 2010-07-26 2010-12-01 南京航空航天大学 二极管箝位型五电平双降压式半桥逆变器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2110939A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-21 ABB Research LTD Wechselrichter und Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters mit fliegenden Kapazitäten
CN101902142A (zh) * 2010-07-26 2010-12-01 南京航空航天大学 二极管箝位型五电平双降压式半桥逆变器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108448925A (zh) * 2018-04-04 2018-08-24 南京航空航天大学 高可靠性高能效双输入双向逆变器
CN108448884A (zh) * 2018-04-04 2018-08-24 南京航空航天大学 双输入dc－ac变换器的两种失效容错方法
CN108448924A (zh) * 2018-04-04 2018-08-24 南京航空航天大学 一组双输入双向单元与高可靠双输入五电平三相dc－ac拓扑族
CN108448924B (zh) * 2018-04-04 2021-05-14 南京航空航天大学 一组双输入双向单元及双输入五电平三相逆变器拓扑族
CN110149068A (zh) * 2019-04-24 2019-08-20 南京航空航天大学 一种无环流三相双Buck全桥逆变器及其控制策略

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