[实用新型]一种三相9电平变频器功率电路

说明书

本实用新型涉及一种三相9电平变频器功率电路，由电容C1‑C4、开关器件Q1‑Q10构成；其中Q1、Q4‑Q10均为单独的MOS管，Q2由两个源极相连的MOS管组成，Q3由两个源极相连的MOS管组成，Q2与Q3的两个MOS管分别接至同一控制信号；C1和C2串联、端电压为4E、C3端电压为2E、C4端电压为E，本实用新型通过控制信号控制开关器件的开通与关闭，可以使得负载上获得4E、3E、2E、E、0、E、2E、3E、4E九种电压，且每种电压分别对应两个及以上的工作模态，具有开关器件少、冗余开关状态多、中点电压和悬浮电容电压控制容易等特点。

技术领域

本实用新型涉及多电平变频器设计技术，尤其涉及一种三相9电平变频器功率电路。

背景技术

变频器是一种通过改变电机供电电源的电源频率实现电机调速控制的设备，广泛地应用于各种工业生产现场中。变频器的主要核心部件是功率电路，主要由直流母线、逆变桥和滤波器组成。传统的变频器采用将直流母线电压直接进行逆变，输出方波PWM信号，驱动电机运行，并节约电能。但这类变频器存在许多问题，且在高压大容量的场合暴露的更加明显。这些问题主要包括：变频器产生的电动机冲击电压引起的电动机绝缘劣化、漏泄电流和轴电流带来的电动机轴承的损坏、传导噪声和辐射噪声过大等等。

为了解决上述问题，多电平变频器技术得到了高度地重视和充分地肯定。和两电平变频器相比，多电平变频器主要有以下优点：

1、降低对功率开关器件的耐压要求。

2、变频器输出的多级电压阶梯波形，减少了dV/dt对电机绝缘、变压器绕组、电力电缆和其他电力设备的冲击，因而在使用时可以省去或减小外围滤波器。

3、逆变电路的单桥能输出多种电平的相电压，从而使输出电压波形更接近于正弦波，电压的失真度减小，谐波小。

4、降低了EMI辐射水平，对现场的其他设备干扰减小。

当然，多电平变频器也同样存在一些缺点：

1、开关器件多，控制复杂。

2、冗余开关状态少，悬浮电容电压和中点电压控制困难。

因此，目前成熟的技术方案和产品主要有三电平和五电平变频器。更多电平数的变频器由于其开关器件过多，难以设计和制造，在世界上尚未被推向市场。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，提供一种开关器件相对较少、冗余开关状态多的三相9电平变频器，本实用新型提供以下技术方案：

一种三相9电平变频器功率电路，由电容C1-C4、开关器件Q1-Q10构成；其中Q1、Q4-Q10 均为单独的MOS管，其栅极各连接一路控制信号，Q2由两个源极相连的MOS管Q2A和Q2B组成，Q3由两个源极相连的MOS管Q3A和Q3B组成，Q2A与Q2B的栅极连接同一路控制信号、Q3A与Q3B的栅极连接同一路控制信号；C1和C2串联、且端电压为4E，C1的正极连接Q1的漏级、Q1的源极连接Q5的漏级、Q5的源极连接Q7的源极、Q7的漏级连接Q9的漏级、Q9的源极连接负载；C2的负极连接Q4的源极、Q4的漏级连接Q6的源极、Q6的漏级连接Q8的漏级、Q8的源极连接Q10的源极、Q10的漏级连接负载，Q5的源极还与Q6的漏级相连；C3串联于Q1的源极与Q4的漏级之间、端电压为2E，且C3的正极通过Q2接地、负极通过Q3接地；C4串联于Q7的漏级与Q8的源极之间、端电压为E。

本实用新型通过信号控制适当的开关器件的开通和关断，使用较少的开关器件就能使得负载上获得4E、3E、2E、E、0、E、2E、3E、4E九种电压，且每种电压分别对应两个及以上的工作模态，具有冗余开关状态多、悬浮电容电压和中点电压容易控制的优点。

附图说明

图1、本实用新型的变频器功率变换电路。