单相三电平混合箝位型逆变电路及具有其的逆变器的制作方法

本发明涉及逆变器领域，具体而言，涉及一种单相三电平混合箝位型逆变电路及具有其的逆变器。

背景技术：

相对于传统的两电平h桥逆变器，三电平逆变器具有输出电压谐波含量小，dv/dt小，电磁干扰(electromagneticinterference，简称为emi)小等优点，是高压大功率逆变器应用领域的研究热点。

参考图1，二极管中点箝位型(i字形)三电平逆变器拓扑是三电平逆变器的一种主要拓扑，已经得到了广泛应用，但它存在由于器件和电路工作原理等原因，存在开关器件导通损耗不均的问题以及输出共模电压问题。参考图2，t型三电平逆变器，是基于二极管中点箝位型三电平逆变器的一种改进拓扑。这种逆变器中，每个桥臂通过反向串联的开关管实现中点箝位功能，使逆变器输出电压有三种电平。该拓扑比二极管中点箝位型三电平逆变器拓扑每相减少了两个箝位二极管，可以降低损耗并且减小逆变器体积，是一种很有发展前景的拓扑，但是仍然存在直流侧分压电容均压不平衡问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种单相三电平混合箝位型逆变电路及具有其的逆变器，以至少解决相关技术中的二极管中点钳位型三电平逆变器存在分压电容均压不平衡的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种单相三电平混合箝位型逆变电路，包括i字形三电平中点钳位型逆变电路，所述单相三电平混合箝位型逆变电路还包括：

开关管组s5、开关管组s6，所述开关管组s5和所述开关管组s6反串联在中点o和连接点a之间，其中，所述中点o为所述i字形三电平中点钳位型逆变电路的分压电容c1与分压电容c2的中点，所述连接点a为桥臂上同向依次串联的开关管组s1、开关管组s2、开关管组s3、开关管组s4中位于中间的开关管组s2与开关管组s3的连接点；

平衡电阻r，所述平衡电阻r与所述开关管组s2和所述开关管组s3串联。

第二方面，本发明实施例提供了一种单相三电平混合箝位型逆变器，所述单相三电平混合箝位型逆变器包括第一方面所述的单相三电平混合箝位型逆变电路。

通过本发明实施例提供的单相三电平混合箝位型逆变电路及具有其的逆变器，通过在i字形三电平中点钳位型逆变电路的中点o和连接点a之间反串联两组开关管组s5、s6，并将平衡电阻r与桥臂上同向串联的四组开关管组s1、s2、s3、s4中位于中间的两组开关管组s2、s3串联，解决了相关技术中的二极管中点钳位型三电平逆变器存在分压电容均压不平衡的问题，实现了三电平逆变器的分压电容均压平衡。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的i字形三电平中点钳位型逆变电路的电路结构图；

图2是根据相关技术的t字形三电平中点钳位型逆变电路的电路结构图；

图3是根据本发明实施例的单相三电平混合箝位型逆变电路的电路结构图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实施例中提供了一种单相三电平混合箝位型逆变电路，图3是根据本发明实施例的单相三电平混合箝位型逆变电路的电路结构图，如图3所示，该单相三电平混合箝位型逆变电路是在图1或者图2所示的逆变器的电路结构上作出的进一步改进。下面将以图1所示的i字形三电平中点钳位型逆变电路为基础，对本实施例的电路改进进行描述和说明。

参考图3，本实施例的单相三电平混合箝位型逆变电路除了具有图1所示的电路结构之外，还包括：

开关管组s5、开关管组s6，开关管组s5和开关管组s6反串联在中点o和连接点a之间，其中，中点o为i字形三电平中点钳位型逆变电路的分压电容c1与分压电容c2的中点，连接点a为桥臂上同向依次串联的开关管组s1、开关管组s2、开关管组s3、开关管组s4中位于中间的开关管组s2与开关管组s3的连接点；

平衡电阻r，平衡电阻r与开关管组s2和开关管组s3串联。

可选地，i字形三电平中点钳位型逆变电路包括：设置在中点o和连接点a之间的、与两组开关管组s2、s3反串联的两个二极管d7、d8。具体地，二极管d8的正极与中点o电性连接，负极与开关管组s1和开关管组s2的连接点电性连接；二极管d7的负极与中点o电性连接，正极与开关管组s3和开关管组s4的连接点电性连接。

可选地，每组开关管组s1、s2、s3、s4、s5、s6包括反串联的绝缘栅门极晶闸管v1、v2、v3、v4、v5、v6和二极管d1、d2、d3、d4、d5、d6。

下面对本实施例的电路工作过程进行描述和说明。

图3的逆变电路是在传统三电平中点钳位(neutralpointclamped，简称为npc)逆变器的基础上，加入由两个反串联的开关管组s5、s6和平衡电阻r组成的箝位电路，整个系统输出a到中点o的箝位可以通过二极管d7、d8完成，也可以通过s5、s6完成。两种箝位电路的存在，增加了系统控制的自由度，可以提高等效开关频率、降低功率器件电压应力。

参考图3，直流侧有两个各参数均一样的分压电容c1和c2，c1和c2的串联接点o点做为逆变器输出的零电位点，直流侧总电压为udc，那么按照图中上端为正极，下端为负极的电压来看，理想状态下，上电容p点电压和下电容n点电压均为udc/2；桥臂包括4个开关管v1～v4以及它们的反并联二极管d1～d4，组成了4组开关管组s1～s4；其中，v1和v2为串联上管，v3和v4为串联下管；点a为桥臂中点，连接负载一侧，作为桥臂输出点；r为平衡电阻，连接上管和下管的中点；v5和v6为反相串联的两个开关管，这两个开关管分别反并联二极管d5和d6，组成了2组开关管组s5和s6，连接桥臂中点与零电位点。

图3所示的逆变电路可以看做是t字形和i字形npc逆变器的结合体，对于i型npc三电平拓扑结构，为了抑制i型三电平拓扑结构中固有的内外管分压不均问题，在两个内管之间串联了平衡电阻r。此电路应按照t型三电平电路四种工作模式(正向有源、正向续流、负向有源和负向续流)工作，不同的是上管(s1和s2)应同时导通关断，下管(s3和s4)也同理同时导通关断。以正向有源模式为例，s1和s2导通，s3、s4和s5关断，s6此时虽然有驱动，但是不导通。电流经上管组的两个开关管流至负载侧，a点电位等于p点电位，输出端a点相对于o点的电位即电容c1两端的电压(c1、c2平分udc)，大小为0.5udc。其他工作模式同理。。

本实施例还提供了一种单相三电平混合箝位型逆变器，该单相三电平混合箝位型逆变器包括图3的单相三电平混合箝位型逆变电路。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。