单驱动电源多电平电流型逆变电路及其控制装置和方法

摘要

本发明涉及一种单驱动电源多电平电流型逆变电路及其控制装置和方法。该逆变电路在多电平输出时只需要一路驱动电源驱动整个逆变器系统中的可控开关管，简化了驱动电路的设计；其输出电流可以是三电平、五电平或更多奇数电平的阶梯波，经过滤波后输出正弦度很高的电流；该控制装置是一种以数字信号处理器为核心的高效率逆变控制装置，主要包括下述算法：通过三角载波和正弦调制波调制生成PWM脉冲信号，经单电源驱动电路后驱动逆变电路中的可控开关管，将直流电流逆变成高频电流，高频电流经输出滤波器生成标准正弦波电流。与现有的多电平逆变电拓扑相比，输出相同的电平数时所需的可控开关管更少，驱动电路设计简单，可以节省器件和成本，提高整个装置的可靠性。

主权项

一种单驱动电源多电平电流型逆变电路包括n个功率单元模块(4)，一个主桥臂(6)，一个输出滤波电容(7)和负载(8)组成，逆变电路输出的电平数为2n+1，n≥1，其特征在于：每个所述功率单元模块(4)包括一个第一恒流源(In1)、一个第二恒流源(In2)、一个第一可控开关管(Sn1)、一个第二可控开关管(Sn2)、一个第一二极管(Dn1)、一个第二二极管(Dn2)、一个第三二极管(Dnp)和一个第四二极管(Dnq)，其中第一个下标n表示为第n个功率单元模块；所述第一恒流源(In1)的负极端、第二恒流源(In2)的负极端、第一可控开关管(Sn1)的发射极和第二可控开关管(Sn2)的发射极相连接，并把连接形成的该节点标识为on；所述第一恒流源(In1)的正极端、第一二极管(Dn1)的正极端和第三二极管(Dnp)的正极端相连接，所述第一二极管(Dn1)的负极端和第一可控开关管(Sn1)的集电极相连接，把第三二极管(Dnp)的负极端标识为pn；所述第二恒流源(In2)的正极端、第二二极管(Dn2)的正极端和第四二极管(Dnq)的正极端相连接，第二二极管(Dn2)的负极端和第二可控开关管(Sn2)的集电极相连接，把第四二极管(Dnq)的负极端标识为qn；所述主桥臂(6)包括一个第三可控开关管(Sp)、一个第四可控开关管(Sq)、一个第五二极管(Dp)和一个第六二极管(Dq)，所述第三可控开关管(Sp)的发射极和第四可控开关管(Sq)的发射极相连接，并把连接形成的该节点标识为o；所述第三可控开关管(Sp)的集电极和第五二极管(Dp)的负极端相连接，并把第五二极管(Dp)的正极端标识为p；所述第四可控开关管(Sq)的集电极和第六二极管(Dq)的负极端相连接，并把第六二极管(Dq)的正极端标识为q；所述主桥臂(6)的p端连接所述输出滤波电容(7)的一端和所述负载(8)的一端，所述主桥臂(6)的q端连接所述输出滤波电容(7)的另一端和所述负载(8)的另一端；所有功率单元模块(4)中的节点ok相连接，并和主桥臂(6)中的节点o相连接；所有功率单元模块(4)中的节点pk相连接，并和主桥臂(6)中的节点p相连接；所有功率单元模块(4)中的节点qk相连接，并和主桥臂(6)中的节点q相连接；其中下标k为第k个功率单元模块(4)，Ik1＝Ik2，1≤k≤n。