[发明专利]一种基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路、系统

说明书

本发明提出一种基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路，解决现有多电平逆变电路直接扩充开关管数目来实现多电平的输出时，增大电路损耗及投资成本的问题，本发明仅通过增加少量的器件，再配合半桥逆变模块中全控开关管的通断，实现多电平状态的输出，避免开关管的过多扩充，减少整个电路的开关损耗，降低投资成本。

技术领域

本发明涉及多电平逆变的技术领域，更具体地，涉及一种基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路、系统。

背景技术

由于多电平逆变电路具有输出电压谐波含量少、器件电压能力低等诸多优点，被广泛应用于大功率电力拖动、高压交直流输电和新能源并网等应用场合。

传统典型的二极管钳位型三电平逆变电路如图1所示，该电路由4个全控开关S₁～S₄和2个二极管D₁～D₂、电容器C₁和电容器C₂构成，电容器C₁和电容器C₂为输入分压电容，正常时，电容器C₁和电容器C₂各承担+2E的电压，连接点a2为该三电平逆变电路的中性点，通过控制4个全控开关的有序通断，该电路可将直流电源电压4E转换成含有0和±2E三种电平的交流电输出，此外，公开号为CN110707955A，公开日为2020年1月7日的中国专利中也公开了一种三相多电平逆变电路，仅采用一个电源输入就可实现三相多电平交流电输出，解决了现有多电平逆变电路需要多个输入电源才能实现三电平输出的问题，但是再进一步，当实际要求输出的电平数目较多时，现有的多电平逆变电路需要扩充较多的开关管来实现多个电平的输出，而开关管数目的增多也造成整个电路的损耗增大。

综上所述，如何实现逆变电路的多电平输出，而又不增加过多的开关管成为一个亟待解决的问题。

发明内容

当实际要求输出的电平数目较多时，现有的多电平逆变电路需要扩充较多的开关管来实现多个电平的输出，而开关管数目的增多将造成整个电路的损耗增大，为解决上述技术问题，本发明提出一种基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路、系统，通过增加少量的器件，就可实现多电平的输出，避免开关管的过多扩充，同时减少整个电路的损耗。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种基于开关电容及二极管钳位的多电平逆变电路，包括直流电源、由依次相连的第一分压电容C₁及第二分压电容C₂组成的分压电容支路、首尾依次连接的第一二极管D₁及第二二极管D₂、开关电容模块、由若干个全控开关管构成的半桥逆变模块及第一输出端u_o+；所述分压电容支路、半桥逆变模块均并联在直流电源的两端；所述开关电容模块的a端、第一二极管D1与第二二极管D2的连接点a1、第一分压电容C1与第二分压电容C2的连接点a2依次连接，第一分压电容C1与第二分压电容C2的连接点a2为中性点，开关电容模块的b端与第一二极管D₁的阴极端连接于半桥逆变模块的第一开断点c，开关电容模块的d端与第二二极管D₂的阳极端连接于半桥逆变模块的第二开断点e，所述半桥逆变模块的第三开断点f连接多电平逆变电路的第一输出端u_o+。

在此，以二极管钳位型的多电平逆变电路为基础，仅通过增加开关电容模块，再配合半桥逆变模块中全控开关管的通断，实现多电平状态的输出。