一种五电平逆变单元及其应用电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光伏新能源技术领域，特别涉及一种五电平逆变单元及其应用电路。
【背景技术】
[0002]近年来多电平输出成为了中高压大功率变频领域的常用技术。其中，多电平逆变器因其输出电压阶梯多，从而可以使输出的电压波形具有较小的谐波和较低的电压变化率;且随着输出电平数的增加，其输出电压的谐波将减少。另外，多电平逆变技术在减小系统的开关损耗与导通损耗，降低管子的耐压与系统的电磁干扰方面性能都非常优良。所以目前的逆变器多采用多电平逆变器。
[0003]现有技术中常用的二极管箝位式三电平以上的多电平逆变器，是利用多个功率电容串联后并联在光伏逆变器的直流侧两端来实现的，逆变器中的各开关管依次通过功率二极管与相应的功率电容相连，由于每个功率电容上输出的功率不相等，导致功率电容上的电压会出现不相等现象，即出现所谓的功率电容电压不平衡现象，这样容易出现较高电平向较低电平退化的现象，比如从五电平退化为三电平。
[0004]所以现有技术中的多电平逆变器缺少功率电容电压自平衡功能。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种五电平逆变单元及其应用电路，以解决现有技术中的多电平逆变器缺少功率电容电压自平衡功能的问题。
[0006]为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下:
[0007]—种五电平逆变单元，连接于直流电源的正端与负端之间，与第一电容和第二电容的串联支路并联;所述五电平逆变单元包括:开关管单元、钳位电容、第一开关管及第二开关管;所述第一开关管和所述第二开关管均反向并联一个二极管;其中:
[0008]所述开关管单元的第一输入端作为所述五电平逆变单元的第一输入端、与所述直流电源的正端及所述第一电容的一端相连;所述开关管单元的第二输入端作为所述五电平逆变单元的第二输入端、与所述第一电容和所述第二电容的连接点相连;所述开关管单元的第三输入端作为所述五电平逆变单元的第三输入端、与所述直流电源的负端及所述第二电容的另一端相连；
[0009]所述钳位电容连接于所述开关管单元的第一输出端与第二输出端之间；
[0010]所述第一开关管的第一端与所述开关管单元的第一输出端及所述钳位电容的一端相连；
[0011]所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，连接点作为所述五电平逆变单元的输出端；
[0012]所述第二开关管的第二端与所述开关管单元的第二输出端及所述钳位电容的另一端相连。
[0013]优选的，所述开关管单元包括:第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管及第八开关管;所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管及所述第八开关管均反向并联一个二极管;其中:
[0014]所述第三开关管的第一端为所述开关管单元的第一输入端；
[0015]所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端及所述第七开关管的第一端相连;所述第七开关管的第二端为所述开关管单元的第一输出端；
[0016]所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输入端；
[0017]所述第五开关管的第二端与所述第八开关管的第二端相连；
[0018]所述第八开关管的第一端与所述第六开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输出端；
[0019]所述第六开关管的第二端为所述开关管单元的第三输入端。
[0020]优选的，对应不同的输出电平数，所述五电平逆变单元的各开关管的驱动信号分别为:
[0021]+2电平:第一开关管、第三开关管、第五开关管及第七开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平；
[0022]+1电平:第二开关管、第三开关管、第五开关管及第七开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平;或者，第一开关管、第三开关管、第五开关管及第八开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平；
[0023]O电平:第二开关管、第三开关管、第五开关管及第八开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平;或者，第一开关管、第四开关管及第七开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平；
[0024]-1电平:第二开关管、第四开关管及第七开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平;或者，第一开关管、第四开关管及第六开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平；
[0025]-2电平:第二开关管、第四开关管及第六开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号为低电平。
[0026]优选的，所述开关管单元包括:第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管及第八开关管;所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管及所述第八开关管均反向并联一个二极管;其中:
[0027]所述第三开关管的第一端为所述开关管单元的第一输入端；
[0028]所述第三开关管的第二端与所述第七开关管的第二端相连，连接点为所述开关管单元的第一输出端；
[0029]所述第七开关管的第一端与所述第四开关管的第一端相连；
[0030]所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输入端；
[0031]所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端及所述第八开关管的第二端相连;所述第六开关管的第二端为所述开关管单元的第三输入端;所述第八开关管的第一端为所述开关管单元的第二输出端。
[0032]优选的，对应不同的输出电平数，所述五电平逆变单元的各开关管的驱动信号分别为:
[0033]+2电平:第一开关管、第三开关管、第五开关管及第八开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平；
[0034]+1电平:第二开关管、第三开关管、第五开关管及第八开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平;或者，第一开关管、第三开关管、第五开关管及第七开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平；
[0035]O电平:第二开关管、第三开关管、第五开关管及第七开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平;或者，第一开关管、第四开关管、第六开关管及第八开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平；
[0036]-1电平:第一开关管、第四开关管、第六开关管及第九开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平;或者，第二开关管、第四开关管、第六开关管及第八开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平；
[0037]-2电平:第二开关管、第四开关管、第六开关管及第九开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平。
[0038]优选的，所述开关管单元包括:第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管及第九开关管;所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管及所述第九开关管均反向并联一个二极管;其中:
[0039]所述第三开关管的第一端为所述开关管单元的第一输入端；
[0040]所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端及所述第八开关管的第一端相连;所述第八开关管的第二端为所述开关管单元的第一输出端；
[0041]所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输入端；
[0042]所述第五开关管的第二端与所述第七开关管的第二端相连；
[0043]所述第七开关管的第一端与所述第九开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输出端；
[0044]所述第九开关管的第二端与所述第六开关管的第一端相连；
[0045]所述第六开关管的第二端为所述开关管单元的第三输入端。
[0046]优选的，所述开关管单元包括:第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管和第九开关管;所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管和所述第九开关管均反向并联一个二极管;其中:
[0047]所述第三开关管的第一端为所述开关管单元的第一输入端；
[0048]所述第三开关管的第二端与所述第七开关管的第一端相连；
[0049]所述第七开关管的第二端与所述第九开关管的第二端相连，连接点为所述开关管单元的第一输出端；
[0050]所述第九开关管的第一端与所述第四开关管的第一端相连；
[0051]所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输入端；
[0052]所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端及所述第八开关管的第二端相连;所述第六开关管的第二端为所述开关管单元的第三输入端;所述第八开关管的第一端为所述开关管单元的第二输出端。
[0053]优选的，所述开关管单元包括:第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管及第八开关管;所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管及所述第八开关管均反向并联一个二极管;其中:
[0054]所述第三开关管的第一端为所述开关管单元的第一输入端；
[0055]所述第三开关管的第二端与所述第七开关管的第二端相连，连接点为所述开关管单元的第一输出端；
[0056]所述第七开关管的第一端与所述第四开关管的第一端相连；
[0057]所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输入端；
[0058]所述第五开关管的第二端与所述第八开关管的第二端相连；
[0059]所述第八开关管的第一端与所述第六开关管的第一端相连，连接点为所述开关管单元的第二输出端；
[0060]所述第六开关管的第二端为所述开关管单元的第三输入端。
[0061]优选的，对应不同的输出电平数，所述五电平逆变单元的各开关管的驱动信号分别为:
[0062]+2电平:第一开关管、第三开关管及第五开关管的驱动信号均为高电平，其余开关管的驱动信号均为低电平；
[0063]+1电平:第二开关管、第