CN218958806U - 一种新型的七电平逆变器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的七电平逆变器装置，包括直流电源，八个电源开关，两个二极管，两个电容器和负载，由于电容与直流电源并联，解决了传统逆变器中电容电压持续偏移的问题，降低了控制难度。由于电路中将电容器与负载串联，可以解决传统电路中逆变器输出电平数较低，输出波形畸变率较大的问题。由于电容器的放电时间很短，电压纹波很小。本实用新型电路保障了逆变器能够正常稳定输出七电平，使此逆变***器装置具有较高的可靠性和安全性。

Description

一种新型的七电平逆变器装置

技术领域

本实用新型涉逆变器领域，具体涉及一种新型的七电平逆变器装置。

背景技术

目前，世界上能源短缺，而能源的利用率已成为了能源使用的关键环节，传统逆变器由于逆变器输出电平数较低，导致输出波形畸变率较大。因此，多电平逆变器凭借其独特的优势得到了很好的发展，多电平逆变器在正常工作时会产生多个电平，进而抑制了谐波的畸变率。多电平逆变器有输出电压谐波畸变率低、输出电能质量高、输出电压应力低及需要较小输出滤波器的优势，在目前能源短缺的世界内有更好的发展前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新型的七电平逆变器装置，实现了输出七个不同电压。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型所提出的电路包括直流电源、第一电容器C₁、第二电容器C₂、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第一电源开关S₁、第二电源开关S₂、第三电源开关S₃、第四电源开关S₄、第五电源开关S₅、第六电源开关S₆、第七电源开关S₇、第八电源开关S₈、负载。

直流电源V_dc输出侧正极与第二二极管D₂阳极及第三电源开关S₃阴极及第四电源开关S₄阴极相连；直流电源V_dc输出侧负极与第一二极管D₁阴极及第一电源开关S₁阳极及第二开关阳极S₂相连。

第一电容器C₁阳极与第一电源开关S₁阴极与第三电源开关S₃阳极相连；第一电容器C₁阴极与第一二极管D₁阳极与第六电源开关S₆阳极与第八电源开关S₈阳极相连。

第二电容器C₂阴极与第二电源开关S₂阴极与第四电源开关S₄阳极相连；第二电容器C₂阳极与第二二极管D₂阴极与第五电源开关S₅阴极与第七电源开关S₇阴极相连。

负载一端连接连于第五电源开关S₅阳极与第六电源开关S₆阴极，负载另一端连接连于第七电源开关S₇阳极与第八电源开关S₈阴极

进一步地，第一电容器C₁的值与第二电容器C₂的值相等。

进一步地，所述开关管均采用电源开关。

进一步地，直流电源V_dc可通过第二二极管D₂与第二电源开关S₂向电容器C₂充电。

进一步地，直流电源V_dc可通过第一二极管D₁与第三电源开关S₃向电容器C₁充电。

与现有技术相比，本实用新型电路具有的优势为：所提出的逆变器拓扑具有可输出七电平、输出电压谐波含量低、输出电能质量高、开关器件电压应力低以及需要较小的输出滤波器等优点。

附图说明

图1为该实用新型电路结构。

图2-图9为此七电平逆变器正负半周期内工作的模态图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。为了清楚和简明起见，省略了与本实用新型关系不大的其他细节。还需要说明的一点是，以下若未有特别详细说明之过程或符号，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。

本实用新型的电路结构如图1所示，为了方便对此电路进行分析，电路结构中的器件均视为理想器件。

图2-图9为此七电平逆变电路在一个时间周期内的工作模态图，为了使电路表示地更加清晰明了，其中相对图1未被给出的电路元器件和连接线为关断状态。将逆变器输出电压划分为正负半周期。

在正半周期时。

模态1：在此状态下，第六电源开关S₆、第八电源开关S₈导通，输出电压V_ac＝0。同时，第三电源开关S₃导通，与第一二极管D₁导通使得第一电容器C₁与直流源并联，第一电容器C₁充电约为V_dc，类似的，第二电源开关S₂导通，与第二二极管D₂导通使得第而电容器C₂与直流源并联，第二二极管D₂充电约为V_dc。

模态2：在此状态下，第五电源开关S₅、第八电源开关S₈导通，输出电压由直流电源提供，输出电压V_ac＝V_dc。同时，第三电源开关S₃导通，与第一二极管D₁导通使得第一电容器C₁与直流源并联，第一电容器C₁充电约为V_dc，类似的，第二电源开关S₂导通，与第二二极管D₂导通使得第二电容器C₂与直流源并联，第二电容器C₂充电约为V_dc。

模态3：在此状态下，第一电源开关S₁、第五电源开关S₅、第八电源开关S₈导通，输出电压由直流电源与第一电容器C₁提供，输出电压V_ac＝2V_dc。同时，第二电源开关S₂导通，与第二二极管D₂导通带来第二电容器C₂与直流源并联，第二电容器C₂充电约为V_dc。

模态4：在此状态下，第一电源开关S₁、第四电源开关S₄、第五电源开关S₅、第八电源开关S₈导通，输出电压由直流电源、第一电容器C₁与第二电容器C₂提供，输出电压V_ac＝3V_dc。

在负半周期时

模态5：在此状态下，第五电源开关S₅、第七电源开关S₇导通，输出电压V_ac＝0。同时，第三电源开关S₃导通，与第一二极管D₁导通使得第一电容器C₁与直流源并联，第一电容器C₁充电约为V_dc，类似的，第二电源开关S₂导通，与第二二极管D₂导通使得第而电容器C₂与直流源并联，电容器C₂充电约为V_dc。

模态6：在此状态下，第六电源开关S₆、第七电源开关S₇导通，输出电压由直流电源提供，输出电压V_ac＝-V_dc。同时，第三电源开关S₃导通，与第一二极管D₁导通使得第一电容器C₁与直流源并联，第一电容器C₁充电约为V_dc，类似的，第二电源开关S₂导通，与第二二极管D₂导通使得第二电容器C₂与直流源并联，第二电容器C₂充电约为V_dc。

模态7：在此状态下，第四电源开关S₄、第六电源开关S₆、第七电源开关S₇导通，输出电压由直流电源与第二电容器C2提供，输出电压V_ac＝-2V_dc。同时，第三电源开关S₃导通，与第一二极管D₁导通带来第一电容器C₁与直流源并联，第一电容器C₁充电约为V_dc。

模态8：在此状态下，第一电源开关S₁、第四电源开关S₄、第六电源开关S₆、第七电源开关S₇导通，输出电压由直流电源、第一电容器C₁与第二电容器C₂提供，输出电压V_ac＝-3V_dc。

Claims (3)

1.一种新型的七电平逆变器装置，其特征在于，所述装置中包括一个直流电源，八个电源开关，两个二极管，两个电容器，一个负载，其中，直流电源V_dc输出侧正极与第二二极管D₂阳极及第三电源开关S₃阴极及第四电源开关S₄阴极相连；直流电源V_dc输出侧负极与第一二极管D₁阴极及第一电源开关S₁阳极及第二开关阳极S₂相连；第一电容器C₁阳极与第一电源开关S1阴极与第三电源开关S₃阳极相连；第一电容器C₁阴极与第一二极管D₁阳极与第六电源开关S₆阳极与第八电源开关S₈阳极相连；第二电容器C₂阴极与第二电源开关S₂阴极与第四电源开关S₄阳极相连；第二电容器C₂阳极与第二二极管D₂阴极与第五电源开关S₅阴极与第七电源开关S₇阴极相连；负载一端连接连于第五电源开关S₅阳极与第六电源开关S₆阴极，负载另一端连接连于第七电源开关S₇阳极与第八电源开关S₈阴极。

2.根据权利要求1所述一种新型的七电平逆变器装置，其特征在于，所述电容器与直流电源并联充电，然后再连接到负载时串联。

3.根据权利要求1所述一种新型的七电平逆变器装置，其特征在于，第一电容器C₁的值与第二电容器C₂的值相等。

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