电路结构中，第三IGBT器件Q3、第七IGBT器件NQ3、第四IGBT器件04、第八IGBT器件NQ4、第二 IGBT器件Q2及第七IGBT器件NQ2的工作电压为电压E，非常安全。
[0059]在该电路结构中，串联的第九IGBT器件Qll和第十IGBT器件Q12，与串联的第i^一 IGBT器件NQll和第十二 IGBT器件NQ12在电压O的两种方式切换过程中只承受一个电容电压E的瞬变电压，不存在动态均压的问题。在逆变输出在电容电压E和2倍的电容电压2E之间切换时，第九IGBT器件Qll和第十IGBT器件Q12 —直开通，第^^一 IGBT器件NQll和第十二 IGBT器件NQ12 —直关断，第^^一 IGBT器件NQll和第十二 IGBT器件NQ12承受的电压在电容电压E和2倍的电容电压2E之间切换，因此各自承受的电压在0.5倍的电容电压0.5E与电容电压E之间切换，不存在均压击穿第i^一 IGBT器件NQll和第十二IGBT器件NQ12的问题。同样地，逆变输出在电压-E与电压-2E之间切换时，第九IGBT器件Qll和第十IGBT器件Q12 —直关断，第^^一 IGBT器件NQll和第十二 IGBT器件NQ12 —直开通，第九IGBT器件Qll和第十IGBT器件Q12承受的电压在电容电压E和2倍的电容电压2E之间切换，因此各自承受的电压在0.5倍的电容电压0.5E与电容电压E之间切换，不存在均压问题击穿第九IGBT器件Qll和第十IGBT器件Q12的问题。
[0060]在本发明实施例中，每相逆变桥上的每个IGBT器件所承受的工作电压为电压E，所以所述电路的每一相通过10个工作电压为电容电压E的IGBT器件的串联，实现了直流电压为4倍电容电压4E范围内的高压逆变，在中高压变频技术实施方案中具有很强的竞争力。
[0061]以下举一个具体实施例说明本发明。
[0062]假设图2所述的电路表示6千伏的三相高压变频电路，直流输入端电压为8400伏特，第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3及第四电容C4串联构成了直流滤波电路，每个电容承受的电压为2100伏特，开关器件选用4500伏特的IGBT器件，每个IGBT器件的工作电压为2100伏特，非常安全。
[0063]在该电路中，三相分电路的结构相同，所以以A相举例说明。控制该电路中A相的四对互补的开关器件的开关组合输出端可以输出五种交流电压。在A相中，每相逆变桥上的每个IGBT器件所承受的工作电压为2100伏特，本发明实施例通过电容钳位五电平结构，每相通过10支4500伏特的IGBT器件的串联实现交流6千伏特的三相逆变输出。
[0064]以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种中高压变频电路，其特征在于，包括: 直流电压输入端由四个电容串联构成，分别为第一电容(Cl)，第二电容(C2)，第三电容(C3)及第四电容(C4)，在第二电容(C2)和第三电容(C3)之间作为参考电压O ; 所述高压变频电路由多相分电路并联组成，每一相的分电路结构相同，其中，每一相分电路由四对互补连接的开关器件构成，其中，第三开关器件(03)和第七开关器件(NQ3)互补连接在第一电容(Cl)两端，第四开关器件(04)和第八开关器件(NQ4)互补连接在第四电容(C4)两端，第二开关器件(Q2)和第六开关器件(NQ2)互补连接在第五电容(C5)两端；第九开关器件(Qll)和第十开关器件(Q12)串联，同时开关，一端连接到第三开关器件(03)和第七开关器件(NQ3)之间，另一端连接到第二开关器件(Q2)上；第十一开关器件(NQll)和第十二开关器件(NQ12)串联同时开关，一端连接到第六开关器件(NQ2)上，另一端连接到第四开关器件(04)和第八开关器件(NQ4)之间，串联的第九开关器件(Qll)和第十开关器件(Q12)，与串联的第十一开关器件(NQll)和第十二开关器件(NQ12)互补，第二开关器件(Q2)和第六开关器件(NQ2)连接处为所述本相逆变输出。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关器件的互补连接为:当其中一个开关器件为开通时，另一个开关器件为关断。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述中高压变频电路为三相时，所述每一相分电路重复设置三次，构成A相分电路、B相分电路和C相分电路； 所述中高压变频电路为四相时，所述每一相分电路重复设置四次。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逆变输出为电压O时，包括: 第一种方式，第七开关器件(NQ3)、第九开关器件(Qll)、第十开关器件(Q12)、第六开关器件(NQ2)、以及第四开关器件(Q4)开通，相应互补的第三开关器件(Q3)、第十一开关器件(NQll)、第十二开关器件(NQ12)、第二开关器件(Q2)、以及第八开关器件(NQ4)关断； 第二种方式，第四开关器件(Q4)、第十一开关器件(NQll)、第十二开关器件(NQ12)、第二开关器件(Q2)、以及第七开关器件(NQ3)开通，相应互补的第八开关器件(NQ4)、第九开关器件(Qll)、第十开关器件(Q12)、第六开关器件(NQ2)、以及第三开关器件(Q3)关断。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述采用第一种方式时，所述电路输出电流为正，第五电容(C5)充电，第五电容(C5)电压升高，所述电路输出电流为负，第五电容(C5)放电，第五电容(C5)电压降低； 所述采用第二种方式时，所述电路输出电流为正，第五电容(C5)放电，第第五电容(C5)电压降低，所述电路输出电流为负，第五电容(C5)充电，第五电容(C5)电压升高。
6.如权利要求4所述的电路，其特征在于，当要逆变输出电容电压时，第七开关器件(NQ3)、第九开关器件(Qll)、第十开关器件(Q12)、第二开关器件(Q2)及第四开关器件(Q4)开通，相应互补的第三开关器件(Q3)、第十一开关器件(NQll)、第十二开关器件(NQ12)、第六开关器件(NQ2)、以及第八开关器件(NQ4)关断； 当要逆变输出2倍电容电压时，第三开关器件(Q3)、第九开关器件(Q11)、第十开关器件(Q12)、第二开关器件(Q2)、及第四开关器件(Q4)开通，相应互补的第七开关器件(NQ3)、第十一开关器件(NQll)、第十二开关器件(NQ12)、第六开关器件(NQ2)及第八开关器件(NQ4)关断； 当要逆变输出负电容电压时，第七开关器件(NQ3)、第十一开关器件(NQll)、第十二开关器件(NQ12)、第六开关器件(NQ2)及第四开关器件(Q4)开通，相应互补的第三开关器件(Q3)、第九开关器件(Qll)、第十开关器件(Q12)、第二开关器件(Q2)及第八开关器件(NQ4)关断； 当要逆变输出2倍负电容电压时，第七开关器件(NQ3)、第^^一开关器件(NQll)、第十二开关器件(NQ12)、第六开关器件(NQ2)及第八开关器件(NQ4)开通，相应互补的第三开关器件(Q3)、第九开关器件(Qll)、第十开关器件(Q12)、第二开关器件(Q2)及第四开关器件(Q4)关断。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，当逆变输出交流电压在电压O与电容电压之间切换时，其中电压O的逆变输出采用第一种方式，第二开关器件(Q2)与第六开关器件(NQ2)切换，其他的开关器件的开关状态不改变； 当逆变输出交流电压在电容电压与2倍的电容电压之间切换时，第三开关器件(Q3)与第七开关器件(NQ3)在切换，其他的开关器件的开关状态不改变； 当逆变输出交流电压在电压O与负电容电压之间切换时，其中电压O的逆变输出采用第二种方式，只有第二开关器件(Q2)与第六开关器件(NQ2)在切换，其他的开关器件的开关状态不改变； 当逆变输出交流电压在负电容电压与2倍的负电容电压之间切换时，第四开关器件(Q4)和第八开关器件(NQ4)切换，其他的开关器件的开关状态不改变。
8.如权利要求1?7任一所述的电路，其特征在于，所述开关器件为绝缘栅双极性晶体管IGBT器件或集成门极换流晶闸管IGCT器件。
【专利摘要】本发明公开了一种中高压变频电路，本发明实施例在构建中高压变频电路时，对于每一相分电路，采用了四对互补串接的开关器件构成逆变桥，其中三对互补串接的开关器件分别接入到三个不同电容两端，三个不同电容中的两个电容串接在直流电压输入端，另一个电容工作在所述本相的输出端。在开关器件的开关切换过程中三对互补串接的开关器件中分别被各自电容电压钳位，从而使得开关器件的工作电压非常安全，不存在过压击穿的问题，同时，在每一相分电路上，与二极管钳位的五电平技术相比，每相节省了多个二极管，使得最终得到的中高压变频电路的结构简单，所用器件较少。
【IPC分类】H02M7-515, H02M7-48
【公开号】CN104682749
【申请号】CN201510128988
【发明人】杜心林
【申请人】杜心林
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月24日