[发明专利]开关管单元以及逆变器及具有该逆变器的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关管单元及逆变器，具体是一种开关管单元，及具有该单元的逆变器，及具有该逆变器的发电系统。

背景技术

中压大容量场合，多电平逆变器获得较大的应用，目前较常见的五电平结构主要是二极管钳位型和飞跨电容型结构，二极管钳位型多电平逆变器如图1a至图1c所示，飞跨电容型多电平逆变器如图2所示。

如图1a所示，二极管钳位多电平变换器中，钳位二极管因为需要阻断多倍电平电压，通常采用多个相同标称值的二极管串联，如图1b所示，由于器件的分散性及杂散参数的影响，可能引起二极管两端的过电压，因而需要均压措施和很大的RC吸收电路，导致系统体积庞大，成本增加。为此，现有文献提出了一种改进拓扑，如图1c所示。该种拓扑所用的功率器件数量和图1b拓扑一样，该拓扑电路可以将二极管电压钳位在单电平电压之内，在电平数较多的情况下，有较大的优越性。但二极管钳位型多电平存在共有的缺点：钳位的二极管较多。

图2所示的为飞跨电容型五电平拓扑，用电容取代了传统二极管嵌位拓扑的二极管得到嵌位的作用，各个分立电容容量相等。

由上所知，传统五电平的拓扑因有大量的嵌位二极管或飞跨电容而造成体积庞大，且存在线路过长，散热不均等诸多实际工程应用问题。且搭建拓扑结构过程中，电容或者二极管的一致性较难把握。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供了一种开关管单元及四种具有该种开关管单元的逆变器，使得逆变器无嵌位二极管和飞跨电容。

本发明解决上述技术问题的技术方案之一是：一种开关管单元，包括第一开关管(T1)、第二开关管(T2)、第三开关管(T3)、第四开关管(T4)、第五开关管(T5)、第六开关管(T6)、第七开关管(T7)、第八开关管(T8)以及分别反并联于上述8个开关管的第一二极管(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)，以及第九二极管(DF1)、第十二极管(DF2)；

第一开关管(T1)的第二端作为开关管单元的直流输入正端DC+；第二开关管(T2)的第二端与第一开关管(T1)的第一端连接，第一端与第七开关管(T7)的第二端连接，第二开关管(T2)与第七开关管(T7)的连接点作为该开关管单元的交流输出端(AC)；第七开关管(T7)的第一端与第八开关管(T8)的第二端连接；第八开关管(T8)的第一端作为开关管单元的直流输入负端(DC-)；

第三开关管(T3)的第一端、第四开关管(T4)的第一端以及第六开关管(T6)的第二端相连，该连接点后分两条支路分别连接到第九二极管(DF1)的阳极及第十二极管(DF2)的阴极，第九二极管(DF1)的阴极连接到第一开关管(T1)与第二开关管(T2)的连接点，第十二极管(DF2)的阳极连接到第七开关管(T7)与第八开关管(T8)的连接点，第三开关管(T3)的第二端作为开关管单元的第一电平输入端(M1)，第四开关管(T4)的第二端与第五开关管(T5)的第二端相连，第五开关管(T5)的第一端作为开关管单元的第二电平输入端(M2)，第六开关管(T6)的第一端作为开关管单元的第三电平输入端(M3)。

本发明解决上述技术问题的技术方案之二是：提供了一种具有上述开关管单元的五电平逆变器，所述逆变器包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)，以及所述开关管单元；

所述四个电容(C1、C2、C3、C4)依次串联后并联在直流电源两端；

所述开关管单元的直流输入正端连到直流电源的正输出端，所述开关管单元的直流输入负端连到直流电源的负输出端，开关管单元的第一电平输入端连到所述第一电容(C1)、第二电容(C2)的接点，开关管单元的第二电平输入端连接到所述第二电容(C2)、第三电容(C3)的接点，开关管单元的第三电平输入端连接到所述第三电容(C3)、第四电容(C4)的接点，所述开关管单元的交流输出端作为该逆变器的第一输出端，所述第二电容(C2)、第三电容(C3)的接点作为该逆变器的第二输出端。

本发明解决上述技术问题的技术方案之三是：提供了一种单相全桥五电平逆变器，所述逆变器包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)，以及两个所述开关管单元；

所述四个电容(C1、C2、C3、C4)依次串联后并联在直流电源两端；