[发明专利]一种三相Cuk升降压型三电平逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域的逆变器，尤其涉及一种三相Cuk升降压型三电平逆变器。

背景技术

逆变器作为一种电力电子设备，其基本作用是将直流输入电源转换成交流电源，满足负载或电网的负荷要求。其中单相逆变器主要应用在中小功率场合，结构简单、成本较低；而三相逆变器由于其结构特点，适用于更大功率场合，广泛应用在光伏并网、电机驱动、航空电源等各种工业场合。

传统三相逆变器主要包括三相半桥型两电平逆变器拓扑、三相中点钳位型三电平逆变器等拓扑，其共同特点是输出电压幅值低于输入电压，属于降压型逆变器。而上述降压型逆变器一般需要直流母线电压大于等于倍的输出交流电压幅值，仅适合应用在交流输出电压幅值小于等于倍直流输入电压幅值的降压型场合；实际应用中，在负载情况复杂、输出电压幅值要求范围大的场合中，尤其在升降压场合中，逆变器需要连接变压器或者前级直流变换器，来调节输出电压幅值、满足三相负载或电网的不同电压需求。然而，变压器或者前级直流变换器的接入也会引起逆变器体积增大、成本增加、电能转换效率降低等问题。同时，无变压器型逆变器在应用过程中，开关管高频通断也造成逆变器共模电压高频变化，在光伏并网、电机驱动等多种工业应用中引起共模问题，影响系统安全可靠运行、甚至威胁人身安全。因而，亟需新型三相升降压型逆变器解决上述问题。

中国专利申请号201410020413.6，名称为单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统及其控制方法，该专利申请在传统三相半桥型两电平逆变器的基础上引入耦合电感无源网络，将逆变器的电源与主电路相耦合，结合其公布的控制方案，实现升降压功能的同时抑制共模电流。然而，该申请案提出的逆变器方案属于两电平逆变器，限制了其在中高电压场合的应用。Darwish等人在2013年IEEE GCC会议发表的文章A single-stage three-phase DC/AC inverter based on Cuk converter for PV application中提出一种基于Cuk直流变换器的三相单级式逆变器，该逆变器输出电压幅值可以大于或者小于输入直流电压幅值且具有较好的共模抑制能力；但该逆变器属于两电平逆变器，在高电压电能变换场合，存在开关管电压应力高、输出电压谐波含量高、损耗大等缺陷。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种输出电压范围大、能够适用于升降压应用场合并具备共模抑制能力的三相升降压型三电平逆变器。

为了实现上述发明目的，本发明是采用如下技术方案：

一种三相Cuk升降压型三电平逆变器，其第一种电路形式包括直流母线、十二个开关管、六个二极管、六个电感和九个电容；

直流母线的P端通过第一电感L₁与第一电容C₁的一端、第一开关管S₁的一端相连；第一电容C₁的另一端与第二电容C₂的一端、第一二极管D₁的一端、第二二极管D₂的一端相连；第一开关管S₁的另一端与第二开关管S₂的一端、第一二极管D₁的另一端相连；第二开关管S₂的另一端与直流母线的N端相连；第二电容C₂的另一端与第二电感L₂的一端、第三开关管S₃的一端相连；第三开关管S₃的另一端与第四开关管S₄的一端、第二二极管D₂的另一端相连；第四开关管S₄的另一端与直流母线的N端相连；第二电感L₂的另一端与第七电容C₇的一端、三相负载或三相电网的A相连接于点A；