[发明专利]九电平单相逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器，尤其是指一种九电平单相逆变器。

背景技术

变流技术能将蓄电池、太阳能电池及其燃料电池等其他能源转化的电能转换成交流电能并与电网联网，实现能量的并网。因此，变流技术是电力电子技术的主要研究课题，也成为新能源的关键技术，在新能源的开发领域具有及其重要的作用，近年得到了广大学者的关注。

通常把将直流电转换成交流电的电路称为逆变电路，考虑到控制系统等，将其称为逆变器。现在许多逆变器的主电路多是采用传统的H桥电路结构，该种电路可以在交流侧产生三个不同的电平输出并利用这三个电平组合可以等效出所需的交流电压，结构简单，性能可靠，但是总谐波畸变率比较高，波形中的特征谐波较为明显，且需要较大的滤波电抗。为了改善输出电流波形，需要采用改进的多电平逆变器结构：一种是多重化结构，通过多个逆变器配合工作，利用主电路的多重化来降低输出电压的谐波含量，该方法的一个明显缺点是电路结构过于复杂且效率较低；另一种是研究新型的电路结构，通过增加交流侧的输出电平来降低总谐波含量，典型的有二极管钳位型多电平逆变器、电容钳位型多电平逆变器、级联型多电平逆变器等，但对于特殊的应用场合，这些结构依然显得过于复杂，效率较低，由于功率开关较多而给控制系统设计带来困难。

发明内容

为了解决现有的多电平逆变器拓扑结构过于复杂、功率开关数量较多的问题，本发明提出了一种九电平单相逆变器，可以输出九个不同的电平组合，具有功率开关少、控制策略简单、运行稳定的优点。

本发明所采用的技术方案是：一种九电平单相逆变器，包括交流转接端口、电抗器、功率开关电路及直流电源V1、直流电源V2、直流电源V3和直流电源V4，所述的交流转接端口设有a端和b端，所述的功率开关电路包括功率开关Q1、功率开关Q2、功率开关Q3、功率开关Q4、功率开关Q5、功率开关Q6、功率开关Q7、功率开关Q8、功率开关Q9和功率开关Q10，所述电抗器的一端连接交流转接端口的a端，电抗器的另一端与功率开关Q1的发射极、功率开关Q4的集电极电连接，交流转接端口的b端与功率开关Q2的发射极、功率开关Q3的集电极电连接，功率开关Q1的集电极、功率开关Q2的集电极、功率开关Q5的集电极、功率开关Q6的发射极电连接，功率开关Q6的集电极、功率开关Q7的集电极、功率开关Q8的发射极电连接，功率开关Q3的发射极、功率开关Q4的发射极、功率开关Q9的发射极、功率开关Q10的集电极电连接，直流电源V1的正极与功率开关Q8的集电极电连接，直流电源V1的负极、直流电源V2的正极分别与功率开关Q7的发射极电连接，直流电源V2的负极、直流电源V3的正极分别与功率开关Q5的发射极电连接，直流电源V3的负极、直流电源V4的正极分别与功率开关Q9的集电极电连接，直流电源V4的负极与功率开关Q10的发射极电连接。

本发明可以输出九个不同的电平组合，具有功率开关少、控制简单、运行稳定的优点。

作为优选，所述的电抗器为平波电抗器。

作为优选，所述的功率开关Q1、功率开关Q2、功率开关Q3、功率开关Q4、功率开关Q5、功率开关Q6、功率开关Q7、功率开关Q8、功率开关Q9和功率开关Q10均为IGBT。

作为另一优选，所述的功率开关Q1、功率开关Q2、功率开关Q3、功率开关Q4、功率开关Q5、功率开关Q6、功率开关Q7、功率开关Q8、功率开关Q9和功率开关Q10均为MOSFET。MOSFET元件适用于小功率场合。

作为优选，所述的直流电源V1、直流电源V2、直流电源V3、直流电源V4的电压值相同。这样设计的电路具有非对称性。

作为优选，所述的直流电源V1、直流电源V2、直流电源V3、直流电源V4的两端均分别连接有直流电容。直流电容用于支撑直流电压。

作为优选，所述的电抗器与交流端口之间连接有二极管和滤波电容，所述二极管的正极连接电抗器，二极管的负极连接交流转接端口的a端，所述滤波电容的两端分别连接二极管的正极和交流转接端口的b端。二极管用来防止交流电网能量的倒灌，防止母线电压较低时电网电流流向逆变器侧；滤波电容用于逆变电路的滤波，滤去高频电流分量。

本发明的有益效果是：具有功率开关数量较少、控制开关应力较少、功率损耗小、效率较高、工作更稳定的优点，无需单独设置滤波电路，交流输出电压谐波含量小，输出电流可以近似认为是无谐波的理想正弦电流，可以广泛应用于对电网要求较高的精密测量、通信和医疗设备等仪器。

附图说明

图1是本发明的一种电路图；