[发明专利]一种五电平逆变拓扑单元及五电平逆变器

说明书

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种五电平逆变拓扑单元及五电平逆变器。

背景技术

中压大容量场合，多电平逆变器得到广泛的应用，目前的五电平逆变器主要是二极管箝位型。下面对二极管箝位型五电平逆变器予以介绍。

参见图1，该图为现有技术中提供的二极管箝位型的五电平逆变器拓扑图。

图1所示的是半桥五电平逆变器的拓扑结构。二极管用于为各个开关管进行电压箝位。例如，第一二极管DB1用于将开关管T1下端的电位箝位于第一电容C1的下端；第二二极管DB2用于将开关管T5下端的电位箝位于第一电容C1的下端。其他二极管DB3、DB4、DB5和DB6类似，在此不再赘述。

由于箝位二极管需要阻断多倍电平电压，通常需要多个相同标称值的二极管串联，这些二极管串联起来共同承受图1中二极管DB2承受的电压。由于二极管的分散性以及杂散参数的影响，标称值相同的二极管所能承受的压力也有所差别，这样串联起来可能引起有的二极管两端过电压。因此，需要均压措施和很大的RC吸收电路，但是这样将导致系统体积庞大，成本增加，且损耗较多，效率较低。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种五电平逆变拓扑单元及五电平逆变器，用以解决现有技术中逆变器系统体积庞大，成本增加，且损耗较多，效率较低、电流转换精度较低的技术问题。

本申请提供了一种五电平逆变拓扑单元，包括开关管TA1、开关管TA2、开关管T1、开关管TB1、开关管TB2、开关管T2、二极管DA1、二极管DB1、二极管DF1和二极管DF2；

每个开关管反向并联一个二极管；

该拓扑单元的第一直流输入端M1通过依次串联的开关管TA1、二极管DA1、开关管T1、开关管T2、二极管DB1和开关管TB1与该逆拓扑单元的第二直流输入端M2相连；

该拓扑单元的第三直流输入端M3通过开关管TA2与二极管DA1和开关管T1的连接线相连；

开关管T2和二极管DB1的连接线通过开关管TB2与该拓扑单元的第四直流输入端M4相连；

开关管T2和二极管DB1的连接线通过依次串联的二极管DF2和二极管DF1与二极管DA1和开关管T1的连接线相连；

二极管DF2和二极管DF1的连接线与该拓扑单元的第五直流输入端M5相连；

开关管T1和开关管T2的连接线与该拓扑单元的第一交流输出端相连，二极管DF2和二极管DF1的连接线与该拓扑单元的第二交流输出端相连。

本申请还提供了一种五电平逆变器，包括一个如上述的拓扑单元，其中：

第一直流正电平PV1+与第一直流输入端M1相连，第二直流正电平PV2+与第三直流输入端M3相连，直流零电平PV0与第五直流输入端M5相连，第一直流负电平PV1-与第二直流输入端M2相连，第二直流负电平PV2-与第四直流输入端M4相连；

第一直流正电平PV1+和第一直流输入端M1的连接线通过依次串联的电容CA1和电容CB1与第一直流负电平PV1-和第二直流输入端M2的连接线相连；

第二直流正电平PV2+和第三直流输入端M3的连接线通过依次串联的电容CA2和电容CB2与第二直流负电平PV2-和第四直流输入端M4的连接线相连；

电容CA1和电容CB1的连接线与电容CA2和电容CB2的连接线相连并与第五直流输入端M5相连；

拓扑单元的第一交流输出端与该逆变器的第一交流输出端相连，拓扑单元的第二交流输出端与该逆变器的第二交流输出端相连。

本申请还提供了一种五电平逆变器，包括两个如上述的拓扑单元：第一拓扑单元和第二拓扑单元；

第一直流正电平PV1+与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第一直流输入端M1相连；

第一直流负电平PV1-与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第二直流输入端M2相连；

第一直流正电平PV1+和第一拓扑单元或第二拓扑单元的第一直流输入端M1的连接线通过依次串联的电容CA1和电容CB1与第一拓扑单元或第二拓扑单元的的第二直流输入端M2和第一直流负电平PV1-的连接线相连；

第二直流正电平PV2+与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第三直流输入端M3相连；

第二直流负电平PV2-与第一拓扑单元和第二拓扑单元的各第四直流输入端M4相连；

第二直流正电平PV2+和第一拓扑单元或第二拓扑单元的第三直流输入端M3的连接线通过依次串联的电容CA2和电容CB2与第一拓扑单元或第二拓扑单元的第四直流输入端M4和第二直流负电平PV2-的连接线相连；