[发明专利]一种三十一电平逆变器

说明书

本发明专利为一种三十一电平逆变器，由一个直流电源组和一个双桥对称开关组构成。其中，直流电源组包括五个直流电源、四个单相功率开关管以及六个不可控二极管，双桥对称开关组包含四个单向功率开关管、两个双向功率开关管和八个不可控二极管。本发明三十一电平逆变器具有三十二种主要工作状态，能够输出15E、14E、13E、12E、11E、10E、9E、8E、7E、6E、5E、4E、3E、2E、E、0、‑E、‑2E、‑3E、‑4E、‑5E、‑6E、‑7E、‑8E、‑9E、‑10E、‑11E、‑12E、‑13E、‑14E、‑15E三十一种电压电平。本发明的三十一电平逆变器，利用中间直流电源组的不同组合状态确定输出电压的大小，与传统结构的逆变器相比，输出的电平数量大幅增加，且只用到了十二个开关管，有效的降低了逆变器的制造成本，提高了逆变效率与可靠性。

技术领域

本发明涉及一种三十一电平逆变器，属于电力电子功率变换领域。

背景技术

当前，多电平逆变器已经成为电力电子功率变换领域备受关注的重要研究热点，广泛应用于中、高压调速领域和柔性交流输电系统中。它具有以下优点：输出电压的总谐波失真随着电平数的增加显著减小；输出相同质量电压波形的条件下，开关损耗小、开关频率较低；与两电平变流器相比，在相的电压等级下，du/dt明显减小，在高压大容量电机驱动中，可有效防止电机转子绕阻绝缘击穿，同时改善装置的电磁干扰特性。

目前主要的多电平逆变器包括二极管嵌位式多电平逆变器、飞跨电容嵌位式多电平逆变器和级联H桥式多电平逆变器。当需要实现较高的电压等级和电平数目时，二极管嵌位式多电平逆变器和飞跨电容嵌位式多电平逆变器所需的嵌位二极管器件或者嵌位电容器件数目将急剧增加，并且存在电容电压平衡控制困难的问题。而级联H桥式多电平逆变器比较容易实现较大的电平数目和电压等级。但是随着电压等级的增加，级联H桥式多电平逆变器级联的单元数目也会增加，开关器件数量随之增加。例如，传统级联H桥三十一电平逆变器，在实现输出三十一电平电压时就需要六十个功率开关管。因此，如何通过较少的开关器件数目得到更多电平数目和更高的电压等级一直成为在多电平逆变器研究领域中的热点。

随着风能发电、光伏发电等新能源发电技术的不断发展和统一潮流控制器（UPFC）、电力有源滤波器等电力设备在电力系统中的不断需求，高效率和高质量输出波形的逆变器越来越被重视，因此一种三十一电平的逆变器便应运而生。

发明内容

本发明的目的是，为了能够用更低的制造成本、更简单的拓扑结构实现更高电平数的输出电压和更好质量的输出电能，本发明提供了一种利用不同直流电源组合变换的三十一电平逆变器。

实现本发明的技术方案如下：一种三十一电平逆变器由一个直流电源组和一个双桥对称开关组构成；直流电源组与双桥对称开关组的中间相连。