二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器，包括三電平輸出變頻器單元和五電平輸出變頻器單元，三電平輸出變頻器單元由四個可控開關(guān)構(gòu)成，五電平輸出變頻器單元由八個可控開關(guān)和四個二極管構(gòu)成，三電平輸出變頻器單元和五電平輸出變頻器單元之間形成級聯(lián)結(jié)構(gòu)，輸入電源的兩端分別連接于三電平輸出變頻器單元的節(jié)點(diǎn)和五電平輸出變頻器單元的節(jié)點(diǎn)，輸出電源有兩個，分別為三電平輸出變頻器單元的輸出電源和五電平輸出變頻器單元的輸出電源。本發(fā)明通過對十二個可控開關(guān)的控制，分別實(shí)現(xiàn)多種不同電平的輸出，從而完成對交流電源的變頻處理，具有所需器件數(shù)量少、易于模塊化的優(yōu)點(diǎn)，適合作為電網(wǎng)接口的變頻器。
【專利說明】二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變頻器，尤其涉及一種易于實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)的二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的深度發(fā)展，大功率變流裝置在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，如大容量變頻器、大功率電力有源濾波器、靜止無功補(bǔ)償裝置、MW級風(fēng)電機(jī)組用變流器等，而對于大功率變流器場合，大功率開關(guān)器件的功率處理能力和開關(guān)頻率之間往往存在著矛盾，通常功率越大開關(guān)頻率越低。由于開關(guān)頻率的限制難以應(yīng)用PWM技術(shù)來改善傳統(tǒng)大容量變流器的性能。因此，在大功率變流器場合，人們往往希望大功率、耐高壓的電力電子裝置能夠工作在盡可能高的開關(guān)頻率下，以便提高輸出波形的質(zhì)量。
[0003]普通型變頻器通常也稱為兩電平變頻器，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，為了獲得大功率，一般依靠開關(guān)器件串聯(lián)以承受高壓，將開關(guān)器件并聯(lián)以承受大電流，但由于功率器件參數(shù)的離散性，這將帶來靜、動態(tài)均壓和均流等一系列問題，技術(shù)上的不確定因素影響很大，可靠性不高；但由于輸出只有兩電平，電壓波動大，產(chǎn)生較大諧波。因此這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍非常有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種易于實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)的二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:` 本發(fā)明所述二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器包括三電平輸出變頻器單元和五電平輸出變頻器單元，所述三電平輸出變頻器單元由四個可控開關(guān)構(gòu)成，四個所述可控開關(guān)為第一可控開關(guān)、第二可控開關(guān)、第三可控開關(guān)和第四可控開關(guān)，所述五電平輸出變頻器單元由八個可控開關(guān)和四個二極管構(gòu)成，八個所述可控開關(guān)為第五可控開關(guān)、第六可控開關(guān)、第七可控開關(guān)、第八可控開關(guān)、第九可控開關(guān)、第十可控開關(guān)、第十一可控開關(guān)和第十二可控開關(guān)，四個所述二極管為第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；所述第一可控開關(guān)的第一端、所述第三可控開關(guān)的第二端、所述第八可控開關(guān)的第一端和所述第十可控開關(guān)的第二端相互連接，所述第八可控開關(guān)的第二端、所述第六可控開關(guān)的第一端和所述第三二極管的負(fù)極相互連接，所述第十可控開關(guān)的第一端、所述第十二可控開關(guān)的第二端和所述第四二極管的正極相互連接，所述第七可控開關(guān)的第二端、所述第五可控開關(guān)的第一端和所述第一二極管的負(fù)極相互連接，所述第九可控開關(guān)的第一端、所述第十一可控開關(guān)的第二端和所述第二二極管的正極相互連接，所述第一二極管的正極、所述第二二極管的負(fù)極、所述第三二極管的正極和所述第四二極管的負(fù)極相互連接；所述第二可控開關(guān)的第一端和所述第四可控開關(guān)的第二端均與輸入電源的第一端連接，所述第七可控開關(guān)的第一端和所述第九可控開關(guān)的第二端均與所述輸入電源的第二端連接，所述第一可控開關(guān)的第二端與所述第二可控開關(guān)的第二端均與所述三電平輸出變頻器單元的輸出電源的第一端連接，所述第三可控開關(guān)的第一端與所述第四可控開關(guān)的第一端均與所述三電平輸出變頻器單元的輸出電源的第二端連接，所述第五可控開關(guān)的第二端與所述第六可控開關(guān)的第二端均與所述五電平輸出變頻器單元的輸出電源的第一端連接，所述第十一可控開關(guān)的第一端與所述第十二可控開關(guān)的第一端均與所述五電平輸出變頻器單元的輸出電源的第二端連接。
[0006]具體地，所述可控開關(guān)包括一個三極管和一個二極管，所述三極管的發(fā)射極與所述二極管的正極連接，所述三極管的集電極與所述二極管的負(fù)極連接，所述三極管的發(fā)射極為所述可控開關(guān)的第一端，所述三極管的集電極為所述可控開關(guān)的第二端，所述三極管的基極為所述可控開關(guān)的控制輸入端。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明通過對十二個可控開關(guān)的控制，分別實(shí)現(xiàn)多種不同電平的輸出，從而完成對交流電源的變頻處理，具有所需器件數(shù)量少、易于模塊化的優(yōu)點(diǎn)，適合作為電網(wǎng)接口的變頻器；同時通過四個二極管分別對冗余狀態(tài)的選擇保持平衡，形成對輸出電壓的箝位控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明所述二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合 附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明所述二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器包括三電平輸出變頻器單元和五電平輸出變頻器單元，所述三電平輸出變頻器單元由四個可控開關(guān)構(gòu)成，四個所述可控開關(guān)為第一可控開關(guān)S1、第二可控開關(guān)S2、第三可控開關(guān)S3和第四可控開關(guān)S4，所述五電平輸出變頻器單元由八個可控開關(guān)和四個二極管構(gòu)成，八個所述可控開關(guān)為第五可控開關(guān)S5、第六可控開關(guān)S6、第七可控開關(guān)S7、第八可控開關(guān)S8、第九可控開關(guān)S9、第十可控開關(guān)S10、第十一可控開關(guān)Sll和第十二可控開關(guān)S12，四個所述二極管為第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4 ;第一可控開關(guān)SI的第一端、第三可控開關(guān)S3的第二端、第八可控開關(guān)S8的第一端和第十可控開關(guān)SlO的第二端相互連接，第八可控開關(guān)S8的第二端、第六可控開關(guān)S6的第一端和第三二極管D3的負(fù)極相互連接，第十可控開關(guān)SlO的第一端、第十二可控開關(guān)S12的第二端和第四二極管D4的正極相互連接，第七可控開關(guān)S7的第二端、第五可控開關(guān)S5的第一端和第一二極管Dl的負(fù)極相互連接，第九可控開關(guān)S9的第一端、第十一可控開關(guān)Sll的第二端和第二二極管D2的正極相互連接，第一二極管Dl的正極、第二二極管D2的負(fù)極、第三二極管D3的正極和第四二極管D4的負(fù)極相互連接；第二可控開關(guān)S2的第一端和第四可控開關(guān)S4的第二端均與輸入電源Vin的第一端連接，第七可控開關(guān)S7的第一端和第九可控開關(guān)S9的第二端均與輸入電源Vin的第二端連接，第一可控開關(guān)SI的第二端與第二可控開關(guān)S2的第二端均與所述三電平輸出變頻器單元的輸出電源Voutl的第一端連接，第三可控開關(guān)S3的第一端與第四可控開關(guān)S4的第一端均與所述三電平輸出變頻器單元的輸出電源Voutl的第二端連接，第五可控開關(guān)S5的第二端與第六可控開關(guān)S6的第二端均與所述五電平輸出變頻器單元的輸出電源Vout2的第一端連接，第十一可控開關(guān)SI I的第一端與第十二可控開關(guān)S12的第一端均與所述五電平輸出變頻器單元的輸出電源Vout2的第二端連接。
[0010]如圖1所示，可控開關(guān)包括一個三極管和一個二極管，三極管的發(fā)射極與二極管的正極連接，三極管的集電極與二極管的負(fù)極連接，三極管的發(fā)射極為可控開關(guān)的第一端，三極管的集電極為可控開關(guān)的第二端，三極管的基極為可控開關(guān)的控制輸入端。上述可控開關(guān)的結(jié)構(gòu)為常規(guī)結(jié)構(gòu)，所以未在圖中標(biāo)記三極管和二極管的符號。
[0011]通過對各可控開關(guān)的基極信號的控制，實(shí)現(xiàn)各可控開關(guān)的開、關(guān)狀態(tài)，從而輸出不同電平，再由這些電平組合為不同頻率的電源。任意時刻，每一個三電平輸出變頻器單元的輸出電源Vout均為+E、-E和零電平之一,所以稱為三電平輸出；每一個五電平輸出變頻器單元的輸出電源Vout均為+2E、+E、-E、-2E和零電平之一，所以稱為五電平輸出。整個二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器包括一個三電平輸出變頻器單元和一個五電平輸出變頻器單元，可進(jìn)行串、并聯(lián)組合，從而實(shí)現(xiàn)更多電壓和頻率的電源輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器，其特征在于:包括三電平輸出變頻器單元和五電平輸出變頻器單元，所述三電平輸出變頻器單元由四個可控開關(guān)構(gòu)成，四個所述可控開關(guān)為第一可控開關(guān)、第二可控開關(guān)、第三可控開關(guān)和第四可控開關(guān)，所述五電平輸出變頻器單元由八個可控開關(guān)和四個二極管構(gòu)成，八個所述可控開關(guān)為第五可控開關(guān)、第六可控開關(guān)、第七可控開關(guān)、第八可控開關(guān)、第九可控開關(guān)、第十可控開關(guān)、第十一可控開關(guān)和第十二可控開關(guān)，四個所述二極管為第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；所述第一可控開關(guān)的第一端、所述第三可控開關(guān)的第二端、所述第八可控開關(guān)的第一端和所述第十可控開關(guān)的第二端相互連接，所述第八可控開關(guān)的第二端、所述第六可控開關(guān)的第一端和所述第三二極管的負(fù)極相互連接，所述第十可控開關(guān)的第一端、所述第十二可控開關(guān)的第二端和所述第四二極管的正極相互連接，所述第七可控開關(guān)的第二端、所述第五可控開關(guān)的第一端和所述第一二極管的負(fù)極相互連接，所述第九可控開關(guān)的第一端、所述第十一可控開關(guān)的第二端和所述第二二極管的正極相互連接，所述第一二極管的正極、所述第二二極管的負(fù)極、所述第三二極管的正極和所述第四二極管的負(fù)極相互連接；所述第二可控開關(guān)的第一端和所述第四可控開關(guān)的第二端均與輸入電源的第一端連接，所述第七可控開關(guān)的第一端和所述第九可控開關(guān)的第二端均與所述輸入電源的第二端連接，所述第一可控開關(guān)的第二端與所述第二可控開關(guān)的第二端均與所述三電平輸出變頻器單元的輸出電源的第一端連接，所述第三可控開關(guān)的第一端與所述第四可控開關(guān)的第一端均與所述三電平輸出變頻器單元的輸出電源的第二端連接，所述第五可控開關(guān)的第二端與所述第六可控開關(guān)的第二端均與所述五電平輸出變頻器單元的輸出電源的第一端連接，所述第十一可控開關(guān)的第一端與所述第十二可控開關(guān)的第一端均與所述五電平輸出變頻器單元的輸出電源的第二端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管箝位型混合級聯(lián)橋式變頻器，其特征在于:所述可控開關(guān)包括一個三極管和一個二極管，所述三極管的發(fā)射極與所述二極管的正極連接，所述三極管的集電極與所述二極管的負(fù)極連接，所述三極管的發(fā)射極為所述可控開關(guān)的第一端，所述三極管的集電極為所述可控開關(guān)的第二端，所述三極管的基極為所述可控開關(guān)的控制輸入端。
【文檔編號】H02M7/483GK103684011SQ201210353847
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月21日
【發(fā)明者】張鋒 申請人:成都市思博?？萍加邢薰?br>