[发明专利]一组双输入双向单元及双输入五电平三相逆变器拓扑族

说明书

本发明公开了一组共6个双输入双向单元，它们分别由四个开关管、四个二极管构成。双输入双向单元由双buck单元组成，使用相同、不完全相同的单元都可以构成无直通双输入五电平三相DC‑AC变换器。变换器处于任何模态时，桥臂都没有直通风险，可靠性较高。同时，变换器有两个电压不等的直流电压输入源，通过双输入电源和开关的组合变换，可以达到双输入源分时向逆变器供电的目的，并构成五电平输出。与传统五电平逆变器相比，结构简单，无直通风险，提高了系统的效率和功率密度。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其属于直流-交流变换技术领域，具体指一组双输入双向单元与无直通双输入五电平三相DC-AC拓扑族。

背景技术

随着航空电源、新能源发电、电动汽车等技术的快速发展，高可靠性高效率逆变技术得到了广泛的关注。

传统三相逆变器的开关桥臂由两个开关管串联而成，有桥臂直通风险，为了解决桥臂直通风险的问题，人们提出了双降压逆变器等结构。但是三电平的输出特性不利于提高逆变器的效率、减小滤波器的体积。

另一方面，在高电压大功率逆变场合中，人们提出了通过多电平逆变技术，提高逆变器效率，减小滤波器体积，并相应地提出了不同的电路拓扑结构和控制策略，但是多电平逆变器仍然存在电路复杂、控制方法复杂等缺点，影响逆变器系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于公开一组双输入双向电压源单元，系统地提出利用双输入双向电压源单元构造无直通双输入五电平三相DC-AC变换器的方法。

为实现上述目的，本发明公开一组双输入双向单元，分别记为1型单元～6型单元，该组单元的共同特征在于：输入1连接于第一开关管(S₁)的漏极和第四二极管(D₄)的负极；地连接于第三二极管(D₃)的正极和第二开关管(S₂)的源极；

该组单元的不同特征在于：输入2、正向单元引出端、负向单元引出端的连接方式各不相同，具体如下：

①1型单元：

输入2连接于第一二极管(D₁)的正极和第二二极管(D₂)的负极；第四开关管(S₄)的源极与第二二极管(D₂)的正极、第二开关管(S₂)的漏极连接，第四开关管(S₄)的漏极连接于第四二极管(D₄)的正极，构成负向单元引出端；第三开关管(S₃)的漏极连接于第一二极管(D₂)的负极，第三开关管(S₃)的源极与第一开关管(S₁)的源极、第三二极管(D₃)的负极连接，构成正向单元引出端；

②2型单元：

输入2连接于第一二极管(D₁)的正极和第三开关管(S₃)的源极；第二二极管(D₂)的负极与第三开关管(S₃)的漏极、第四二极管(D₄)的正极连接，第二二极管(D₂)的正极连接于第二开关管(S₂)的漏极，构成负向单元引出端；第四开关管(S₄)的漏极连接于第一二极管(D₁)的负极，第四开关管(S₄)的源极与第一开关管(S₁)的源极、第三二极管(D₃)的负极连接，构成正向单元引出端；

③3型单元：