專利名稱：一種低電壓七電平逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于高保真功率放大的低諧波功率變換器，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，用于低電壓范圍內(nèi)的高性能功率放大器。
背景技術(shù)：
大功率音頻功率放大器廣泛地應(yīng)用于電視發(fā)射臺(tái)、廣播發(fā)射臺(tái)、電視機(jī)、大功率音響等場合，目前現(xiàn)有的技術(shù)是采用傳統(tǒng)的兩電平功率變換器結(jié)構(gòu)，即D類放大器，如圖1所示，其中，T1-T4為具有內(nèi)置反向二極管的MOSFET管，由于反向二極管非獨(dú)立器件，所以，不單獨(dú)標(biāo)注。Z為負(fù)載。傳統(tǒng)的兩電平逆變器和新型多電平逆變器相比，帶寬較窄，易失真，開關(guān)頻率高，功率轉(zhuǎn)換效率較低?，F(xiàn)有的多電平變換器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有二極管箝位多電平變換器、飛跨電容多電平變換器、各種級(jí)聯(lián)多電平變換器等，在采用這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主電路中，在有功率輸出的每一個(gè)時(shí)刻至少有4個(gè)功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，在低電壓應(yīng)用場合，這些通態(tài)管壓降占輸出電壓的比例過大，從而導(dǎo)致功率變換效率降低，而且，由于現(xiàn)有的多電平變換器主要用于中高壓功率變換場合，因此，在每一個(gè)時(shí)刻，均要依靠多個(gè)處于關(guān)斷狀態(tài)的管子串聯(lián)，來提高整個(gè)裝置的輸出電壓等級(jí)，從而導(dǎo)致其電路組成較為復(fù)雜，所用功率開關(guān)數(shù)量較多。也就是說，將現(xiàn)有的多電平功率變換器用到低電壓場合，則導(dǎo)致系統(tǒng)不必要的復(fù)雜性和低的功率轉(zhuǎn)換效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種適用于低電壓場合的七電平逆變器，能解決傳統(tǒng)兩電平逆變器、多電平逆變器在低電壓應(yīng)用場合中存在的技術(shù)問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種低電壓七電平逆變器，包括由直流電源和四個(gè)MOSFET管組成的兩電平逆變器、三個(gè)儲(chǔ)能電容器和由四個(gè)功率MOSFET管組成的三端網(wǎng)絡(luò)，直流電源正極、第一儲(chǔ)能電容器正極、第一MOSFET管的漏極、第三MOSFET管的漏極接在一起；所述直流電源負(fù)極、第三儲(chǔ)能電容器負(fù)極、第二 MOSFET管的源極、第四MOSFET管的源極接在一起；所述第一儲(chǔ)能電容器的負(fù)極、第二儲(chǔ)能電容器的正極和第一功率MOSFET管的漏極接在一起；所述第二儲(chǔ)能電容器的負(fù)極、第三儲(chǔ)能電容器的正極和第三功率MOSFET管的漏極接在一起；所述第一功率MOSFET管和第二功率MOSFET管的源極接在一起；所述第三功率MOSFET管和第四功率 MOSFET管的源極接在一起；所述第二功率MOSFET管和第四功率MOSFET管的漏極連接后， 與負(fù)載、所述第一 MOSFET管的源極、第二 MOSFET管的漏極接在一起。以低電壓應(yīng)用為目標(biāo)，本實(shí)用新型提出了一種新的七電平逆變器，具有以下有益效果輸出波形質(zhì)量高，功率轉(zhuǎn)換性能好；每一種模式下處于導(dǎo)通狀態(tài)的可控元件少、效率高；控制簡單、易于實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)勢。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的兩電平功率變換器的電路圖。圖2是本實(shí)用新型低電壓七電平逆變器的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2所示，本實(shí)用新型的逆變器，包括由直流電源E和四個(gè)具有內(nèi)置反向二極管的MOSFET管T1-T4組成的傳統(tǒng)兩電平逆變器(如圖1所示)、儲(chǔ)能電容器C1-C3、功率MOSFET 管T5-T8組成的三端網(wǎng)絡(luò)；其中，電源正極、電容器Cl正極與MOSFET管Tl、T3的漏極接在一起；電源負(fù)極、電容器C3負(fù)極與MOSFET管T2、T4的源極接在一起；電容器Cl的負(fù)極、 電容器C2的正極和MOSFET管Τ5的漏極接在一起；電容器C2的負(fù)極、電容器C3的正極和 MOSFET管Τ7的漏極接在一起；MOSFET管Τ5和Τ6的源極接在一起；MOSFET管Τ7和Τ8的源極接在一起；MOSFET管Τ6和Τ8的漏極連接后，與負(fù)載Z、M0SFET管Tl的源極、MOSFET管 T2的漏極接在一起。當(dāng)MOSFET管Tl、T4導(dǎo)通、其它管子關(guān)斷時(shí)，負(fù)載Z上的電壓為電源電壓E ；當(dāng) MOSFET管 ~4、Τ5導(dǎo)通、其它管子關(guān)斷時(shí)，負(fù)載Z上的電壓為電源電壓E的2/3 ；當(dāng)MOSFET管 Τ7和"Γ4導(dǎo)通并且其它管子關(guān)斷時(shí)，負(fù)載Z上的電壓為電源電壓E的1/3 ；當(dāng)MOSFET管Τ2、Τ4 導(dǎo)通并且其它管子關(guān)斷時(shí)，負(fù)載Z上的電壓為0 ；當(dāng)MOSFET管Τ2、Τ3導(dǎo)通、其它管子關(guān)斷時(shí)， 負(fù)載Z上的電壓為負(fù)的電源電壓-E ；當(dāng)MOSFET管Τ3和Τ6導(dǎo)通、其它管子關(guān)斷時(shí)，負(fù)載Z上的電壓為-Ε/3 ；當(dāng)MOSFET管Τ8和Τ3導(dǎo)通并且其它管子關(guān)斷時(shí)，負(fù)載Z上的電壓為-2Ε/3。 即通過選擇合適的開關(guān)通與斷的狀態(tài)，負(fù)載Z上可以得到0、Ε/3、2Ε/3、Ε、-Ε/3、-2Ε/3、-E 等七個(gè)電平。本實(shí)用新型的七電平逆變器可以應(yīng)用于高保真功率放大等場合，能顯著提高功率放大器的保真度和功率轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求1. 一種低電壓七電平逆變器，包括由直流電源和四個(gè)MOSFET管組成的兩電平逆變器、 三個(gè)儲(chǔ)能電容器和由四個(gè)功率MOSFET管組成的三端網(wǎng)絡(luò)，其特征是，直流電源正極、第一儲(chǔ)能電容器(Cl)正極、第一 MOSFET管(Tl)的漏極、第三MOSFET管(T3)的漏極接在一起； 所述直流電源負(fù)極、第三儲(chǔ)能電容器(C3)負(fù)極、第二 MOSFET管(T2)的源極、第四MOSFET管 (T4)的源極接在一起；第一儲(chǔ)能電容器(Cl)的負(fù)極、第二儲(chǔ)能電容器(C2)的正極和第五功率MOSFET管(T5)的漏極接在一起；第二儲(chǔ)能電容器(C2)的負(fù)極、第三儲(chǔ)能電容器(C3) 的正極和第七功率MOSFET管(T7)的漏極接在一起；第五功率MOSFET管(T5)和第六功率 MOSFET管(T6)的源極接在一起；第七功率MOSFET管(T7)和第八功率MOSFET管(T8)的源極接在一起；第六功率MOSFET管(T6)和第八功率MOSFET管(T8)的漏極連接后，與負(fù)載 (Z)、所述第一 MOSFET管(Tl)的源極、第二 MOSFET管(T2)的漏極接在一起。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低電壓七電平逆變器，屬于電力電子的技術(shù)領(lǐng)域。該逆變器包括由直流電源和四個(gè)MOSFET管組成的兩電平逆變器、三個(gè)儲(chǔ)能電容器和由四個(gè)功率MOSFET管組成的三端網(wǎng)絡(luò)，通過選擇合適的開關(guān)通與斷的狀態(tài)，負(fù)載上可以得到0、E/3、2E/3、E、-E/3、-2E/3、-E等七個(gè)電平。本實(shí)用新型的七電平逆變器可以應(yīng)用于高保真功率放大等場合，能顯著提高功率放大器的保真度和功率轉(zhuǎn)換效率，而且具有輸出波形質(zhì)量高、每一種模式下處于導(dǎo)通狀態(tài)的可控元件少、控制簡單、易于實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)勢。
文檔編號(hào)H02M7/483GK201937492SQ20112001058
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者張艷莉, 費(fèi)萬民, 黃銀銀 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)