CN103368427A - 单相逆变器及其系统和三相逆变器及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单相逆变器及其系统和三相逆变器及其系统。单相逆变器，包括：第一单相逆变电路和第二单相逆变电路，被配置为并联于直流源两端并且结构相同；驱动电路，被配置为以第一驱动信号驱动第一单相逆变电路并以第二驱动信号驱动第二单相逆变电路，第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，第一调制波和第二调制波的相位相同；以及第一耦合电感器和第二耦合电感器，第一耦合电感器的输入端接收第一单相逆变电路输出的电流，第二耦合电感器的输入端接收第二单相逆变电路输出的电流，并且第一耦合电感器和第二耦合电感器反向耦合并且其输出端连接在一起。

Description

单相逆变器及其系统和三相逆变器及其系统

技术领域

本发明涉及逆变器，具体涉及单相逆变器及其系统和三相逆变器及其系统。

背景技术

逆变器起着将直流电转换为交流电的作用。逆变器是发电系统中的重要组成部分。效率是逆变器最重要的性能指标之一。如果效率提升，则能带来相当可观的经济效益。

逆变器内的功率器件和输出滤波电感的损耗限制了逆变器效率的提高。同时市场竞争的日剧激烈和钢铁铜等原材料价格的上涨，给逆变器厂家带来了很大的成本压力。目前由于受功率器件性能的限制，传统的逆变器拓扑的功率器件和滤波电感的损耗已经很难降低。此外，滤波电感体积大，成本高。因此研制高性能低成本的逆变器成为各个逆变器厂家的目标。

传统的2电平拓扑逆变器由于功率开关器件开通后，管压降大，并且通态损耗和开关损耗都非常大，导致功率开关器件的总损耗大，从而降低了整个系统的效率。

中点钳位型(Neutral point clamped，NPC)拓扑由于功率开关器件多和增加了钳位二极管而导致总损耗大、效率低。

因此，期望提供一种能够降低功率开关器件的损耗并降低电感器损耗和成本的逆变器。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于，提供单相逆变器及其系统和三相逆变器及其系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种单相逆变器，包括：第一单相逆变电路和第二单相逆变电路，被配置为并联于直流源两端并且结构相同；驱动电路，被配置为以第一驱动信号驱动所述第一单相逆变电路并以第二驱动信号驱动第二单相逆变电路，所述第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，所述第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，所述第一调制波和所述第二调制波的相位相同；以及第一耦合电感器和第二耦合电感器，所述第一耦合电感器的输入端接收所述第一单相逆变电路输出的电流，所述第二耦合电感器的输入端接收所述第二单相逆变电路输出的电流，并且所述第一耦合电感器和所述第二耦合电感器反向耦合并且其输出端连接在一起。

根据本发明的另一个方面，提供了一种单相逆变器系统，包括K个如上所述的单相逆变器，K为大于等于1的整数，其中K个所述第一耦合电感器和K个所述第二耦合电感器的输出端连接在一起。

根据本发明的又一个方面，提供了一种三相逆变器，包括：第一三相逆变电路和第二三相逆变电路，被配置为并联于直流源两端并且结构相同，其中，所述第一三相逆变电路包括第一A相逆变电路、第一B相逆变电路和第一C相逆变电路，所述第二三相逆变电路包括第二A相逆变电路、第二B相逆变电路和第二C相逆变电路；驱动电路，被配置为分别以第一A相驱动信号、第一B相驱动信号和第一C相驱动信号驱动所述第一A相逆变电路、所述第一B相逆变电路和所述第一C相逆变电路，并分别以第二A相驱动信号、第二B相驱动信号和第二C相驱动信号驱动所述第二A相逆变电路、所述第二B相逆变电路和所述第二C相逆变电路，调制所述第一A相驱动信号所用的第一A相调制波与调制所述第二A相驱动信号所用的第二A相调制波的相位相同，调制所述第一B相驱动信号所用的第一B相调制波与调制所述第二B相驱动信号所用的第二B相调制波的相位相同，调制所述第一C相驱动信号所用的第一C相调制波与调制所述第二C相驱动信号所用的第二C相调制波的相位相同；包括第一A相耦合电感器和第二A相耦合电感器的A相滤波电路；包括第一B相耦合电感器和第二B相耦合电感器的B相滤波电路；包括第一C相耦合电感器和第二C相耦合电感器的C相滤波电路；其中，所述耦合电感器的输入端分别接收所述第一A相逆变电路、所述第二A相逆变电路、所述第一B相逆变电路、所述第二B相逆变电路、所述第一C相逆变电路和所述第二C相逆变电路的相应输出电流，所述第一A相耦合电感器和所述第二A相耦合电感器反向耦合并且其输出端连接在一起，所述第一B相耦合电感器和所述第二B相耦合电感器反向耦合并且其输出端连接在一起，所述第一C相耦合电感器和所述第二C相耦合电感器反相耦合并且其输出端连接在一起。

根据本发明的再一个方面，提供了一种三相逆变器系统，包括：K个如上所述的三相逆变器，K为大于等于1的整数，其中，K个所述第一A相耦合电感器和K个所述第二A相耦合电感器的输出端连接在一起，K个所述第一B相耦合电感器和K个所述第二B相耦合电感器的输出端连接在一起，以及K个所述第一C相耦合电感器和K个所述第二C相耦合电感器的输出端连接在一起。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1A是示出根据本发明的实施例的基于三电平T型拓扑的单相逆变器的示图；

图1B是示出用于图1A的第一三电平T型拓扑T101的载波、调制波、驱动信号以及电压的波形图；

图2是示出根据本发明的实施例的基于三电平NPC拓扑的单相逆变器的示图；

图3是示出根据本发明的实施例的由多个拓扑结构构成的单相逆变器系统；

图4A至4C是示出根据本发明的实施例的滤波电路的各种示例的示图；

图5是示出根据本发明的实施例的三相逆变器的示图；

图6是示出根据本发明的实施例的三相逆变器系统的框图；以及

图7是示出根据本发明的实施例的三相逆变器系统的框图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

首先参照图1A和1B来描述根据本发明的实施例的基于三电平T型拓扑的单相逆变器100。

如图1A所示，单相逆变器100包括并联在直流源Udc两端的两个三电平T型拓扑，即第一三电平T型拓扑T101和第二三电平T型拓扑T101’。具体地，第一三电平T型拓扑T101包括二极管D101、D102、D103和D104，功率开关器件(以下简称开关)S101、S102、S103和S104，以及电容器C101和C102。第二三电平T型拓扑T101’包括二极管D101’、D102’、D103’和D104’，开关S101’、S102’、S103’和S104’，以及电容器C101’和C102’。

单相逆变器100还包括与第一三电平T型拓扑T101的输出端P2连接的第一耦合电感器L101、以及与第二三电平T型拓扑T101’的输出端P2’连接的第二耦合电感器L101’。

图1B中的(a)示出了驱动第一三电平T型拓扑T101的驱动信号a1、a2、a3和a4的波形图。其中，驱动信号a1用于驱动开关S101，驱动信号a2用于驱动开关S102，驱动信号a3用于驱动开关S103，驱动信号a4用于驱动开关S104。

图1B中的(b)示出了调制波(正弦波)和三角波1和三角波2。调制波和三角波1调制生成用于驱动开关S101的驱动信号a1和用于驱动开关S103的驱动信号a3。调制波和三角波2调整生成用于驱动开关S102的驱动信号a2和用于驱动开关S104的驱动信号a4。

图1B中的(c)示出了第一三电平T型拓扑T101在驱动信号a1、a2、a3和a4的驱动下从P2点输出的电压波形。

尽管在图1B中的各参数被示出具有特定数值，但应当理解到，这些数值仅是具体的示例，而并非出于特定限定。

就第一三电平T型拓扑T101而言，在正电平电压和零电平电压之间切换时，开关S101在驱动信号a1的驱动下动作，开关S104在驱动信号a4的驱动下常通。具体而言，开关S101接通时，电流从直流源Udc起流经正母线BUSP、开关S101、点P2以及第一耦合电感器L101，一直流向负载R，此时为点P2处为正电平电压。当开关S101断开时，电流从中点P1起流经二极管D103、开关S104、点P2以及第一耦合电感器L101，一直流向负载R，此时点P2为零电平电压。

类似地，在负电平电压和零电平电压之间切换时，开关S102在驱动信号a2的驱动下动作，开关S103在驱动信号a3的驱动下常通。具体而言，开关S102接通时，电流从负载R起流经第一耦合电感器L101、点P2和开关S102，一直流向负母线BUSN，此时为点P2处为负电平电压。当开关S102断开时，电流从负载R起流经第一耦合电感器L101、点、P2、二极管D104和开关S103，一直流向中点P1，此时点P2为零电平电压。

用于第二三电平T型拓扑T101’的驱动信号与用于第一三电平T型拓扑T101的驱动信号类似。用于调制用于第二三电平T型拓扑T101’的驱动信号的调制波与用于调制用于第一三电平T型拓扑T101的驱动信号的调制波的相位都相同。这样，在耦合电感器L201和L201’反向耦合的情况下，耦合电感器L201和L201’可以完全地抵消从P2点输出的电流和从P2’点输出的电流的基频所产生的磁场。

用于调制用于第二三电平T型拓扑T101’的驱动信号的载波与用于调制用于第一三电平T型拓扑T101的驱动信号的载波的相位可以相差180度。这样，耦合电感器L201和L201’可以部分地抵消从P2点输出的电流和从P2’点输出的电流的谐波所产生的磁场。

第二三电平T型拓扑T101’与第一三电平T型拓扑T101具有类似的结构，因此工作原理类似，在此不再赘述。

第一三电平T型拓扑T101和第二三电平T型拓扑T101’的辅助桥臂上的开关，即开关S103、S104、S103’和S104’在切换时只承担一半的母线电压，因此在损耗上远低于2电平拓扑和NPC拓扑，能够提高逆变器的工作效率。因而三电平T型拓扑是优选的。但是，从稍后的描述中可以看出，本发明的思想也可以应用于2电平拓扑，或者应用于其他三电平拓扑，例如三电平NPC拓扑。

此外，如图1A所示，单相逆变器100还可以包括电感器L和电容器C。在这种情况下，第一耦合电感器L101和第二耦合电感器L101’构成的电感器组与电感器L和电容器C一起形成了LCL滤波电路，用于对第一三电平T型拓扑T101和第二三电平T型拓扑T101’输出的电流进行滤波。

可选地，单相逆变器100可以不包括电感L和电容器C，或者可以只包括电容器C。在只包括一个电容器C的情况下，第一耦合电感器L101和第二耦合电感器L101’构成的电感器组与电容器C组成LC滤波电路。

以下参照图2来描述根据本发明的实施例的基于三电平NPC拓扑的单相逆变器200的示图。

如图2所示，单相逆变器200包括并联在直流源Udc两端的两个三电平NPC型拓扑，即第一三电平NPC型拓扑N201和第二三电平NPC型拓扑N201’。具体地，第一三电平NPC型拓扑N201包括二极管D201、D202、D203、D204、D205和D206，功率开关器件(以下简称开关)S201、S202、S203和S204，以及电容器C201和C202。第二三电平NPC型拓扑N201’包括二极管D201’、D202’、D203’、D204’、D205’和D206’，开关S201’、S202’、S203’和S204’，以及电容器C201’和C202’。

单相逆变器200还包括与第一三电平NPC型拓扑N201的输出端P2连接的第一耦合电感器L201、以及与第二三电平NPC型拓扑N201’的输出端P2’连接的第二耦合电感器L201’。

就第一三电平NPC型拓扑N201而言，在正电平电压和零电平电压之间切换时，开关S201动作，开关S202常通。具体而言，由于开关S202常通，当开关S201接通时，电流从直流源Udc起流经正母线BUSP、开关S201、开关S202、点P2和第一耦合电感器L201，一直流向负载R，此时，点P2处为正电平电压。而由于开关S202常通，当开关S201断开时，电流从中点P1起流经二极管D205、开关S202、点P2以及第一耦合电感器L201，一直流向负载R，此时点P2为零电平电压。

在负电平电压和零电平电压之间切换时，开关S204动作，开关S203常通。具体而言，由于开关S203常通，当开关S204接通时，电流从负载R起流经第一耦合电感器L201、点P2、开关S203和开关S204，一直流向负母线BUSN，此时，点P2处为负电平电压。而由于开关S203常通，当开关S204断开时，电流从负载R起流经第一耦合电感器L201、点P2、开关S203和二极管D206，一直流向中点P1，此时点P2为零电平电压。

第二三电平NPC型拓扑N201’与第一三电平NPC型拓扑N201具有类似的结构，因此工作原理类似，在此不再赘述。

第一三电平NPC型拓扑N201的开关S201、S202、S203、S204、S205和S206以及第二三电平NPC型拓扑N201’的开关S201’、S202’、S203’、S204’、S205’和S206’在来自驱动电路(在图2中未示出)的相应驱动信号的驱动下切换。

根据本实施例，用于第一三电平NPC型拓扑N201的开关S201、S202、S203和S204的驱动信号的调制波的相位与用于第二三电平NPC型拓扑N201’的开关S201’、S202’、S203’和S204’的调制波的相位相同。用于第一三电平NPC型拓扑N201的开关S201’、S202’、S203’和S204’的驱动信号的载波的相位与用于第二三电平NPC型拓扑N201’的开关S201’、S202’、S203’和S204’的载波的相位相差一定角度。优选地，相差180度，即，360度除以三电平NPC型拓扑的数量(即，2)得到的角度。

优选地，第一耦合电感器L201和第二耦合电感器L201’可以被布置为反向耦合。通过反向耦合这两个耦合电感器L201和L201’，可以完全地抵消从P2点输出的电流和从P2’点输出的电流中的基频所产生的磁场并部分地抵消这两个输出电流的谐波所产生的磁场。

类似于图1A和图1B中示出的单相逆变器100，单相逆变器200还可以包括电感器L和电容器C。在这种情况下，第一耦合电感器L201和第二耦合电感器L201’构成的电感器组与电感器L和电容器C一起形成了LCL滤波电路，用于对第一三电平NPC型拓扑N201和第二三电平NPC型拓扑N201’输出的电流进行滤波。

类似于图1A中示出的单相逆变器100，单相逆变器200可以不包括电感L和电容器C，或者可以只包括电容器C。

以上参照图1A描述了由两个三电平T型拓扑构成的单相逆变器，并参照图2描述了由两个三电平NPC拓扑构成的单相逆变器。但是，可以理解到，可以使用多于两个的三电平T型拓扑结构，或多于两个的三电平NPC拓扑结构构成的单相逆变器系统。或者，可以使用多于两个的两电平拓扑结构或多于两个的两电平拓扑结构构成的单相逆变器系统。

以下参照图3来描述根据本发明实施例的由多个拓扑结构构成的单相逆变器系统300。如图3所示，单相逆变器系统300包括2K个单相逆变模块，其中K是大于等于1的整数。单相逆变模块1至单相逆变模块2K中的每一个可以是三电平T型拓扑构。或者，单相逆变模块1至单相逆变模块2K中的每一个可以是三电平NPC拓扑。或者单相逆变模块1至单相逆变模块2K中的每一个可以是两电平拓扑结构。

单相逆变器系统300还包括滤波电路。滤波电路可以具有如图4A所示的结构，即包括2K个耦合滤波电感器。或者，滤波电路可以具有如图4B所示的结构，即包括2K个耦合滤波电感器以及电容器C以构成LC滤波电路。或者滤波电路可以具有如图4C所示的结构，即包括2K个耦合滤波电感器以及电容器C和电感器L以构成LCL滤波电路。

在图3所示的单相逆变器300中，单相逆变模块1至单相逆变模块2K可以并联至直流源(在图3中未示出)。用于驱动各单相逆变模块的驱动信号的调制波的相位相同，而驱动信号的载波的相位依次相差预定角度。预定角度优选为360°/2K。2K个耦合电感器(如图4A至图4C所示)的输出端连接在一起。2K个耦合电感器以相同的缠绕方向布置以完全抵消2K个单相逆变模块的输出电流的基频所产生的磁场并部分地抵消输出电流中的谐波所产生的磁场。

以下参照图5来描述根据本发明的实施例的三相逆变器500。

如图5所示，三相逆变器500包括并联在直流源Udc两端的两个三相逆变模块，即第一三相逆变模块501和第二三相逆变模块501’。具体地，第一三相逆变模块501包括分别由三电平T型拓扑构成的A相逆变电路、B相逆变电路和C相逆变电路。类似地，第二三相逆变模块501’也包括分别由三电平T型拓扑构成的A’相逆变电路、B’相逆变电路和C’相逆变电路。

为了不使附图的标注变得复杂，在图5中没有示出各个功率开关器件和二极管的标号。此外，在图5中采用的功率开关器件和二极管可以与在图1A所采用的功率开关器件和二极管类似，在此不在赘述。

三相逆变器500还包括耦合电感器LA、LA’、LB、LB’、LC和LC’。A相逆变电路的输出点PA连接到耦合电感器LA，B相逆变电路的输出点PB连接到耦合电感器LB，C相逆变电路的输出点PC连接到耦合电感器LC。类似地，A’相逆变电路的输出点PA’连接到耦合电感器LA’，B’相逆变电路的输出点PB’连接到耦合电感器LB’，C’相逆变电路的输出点PC’连接到耦合电感器LC’。

耦合电感器LA和LA’的输出端连接在一起，耦合电感器LB和LB’的输出端连接在一起，耦合电感器LC和LC’的输出端连接在一起。

如图5所示，耦合电感器LA和LA’的输出端、耦合电感器LB和LB’的输出端以及耦合电感器LC和LC’的输出端分别连接到相应的电感器和电容器C，以相应地构成LCL电路。

如之前讨论过的，可选地，三相逆变器系统500可以不包括电感L和电容器C，或者可以只包括电容器C。在只包括一个电容器C的情况下，组成LC滤波电路。

A相逆变电路、B相逆变电路、C相逆变电路、A’相逆变电路、B’相逆变电路以及C’相逆变电路分别在各自的驱动信号的驱动下工作。用于A相逆变电路的驱动信号的调制波、用于B相逆变电路的驱动信号的调制波、以及用于C相逆变电路的驱动信号的调制波的相位依次相差120°。

A’相逆变电路的驱动信号的调制波的相位与A相逆变电路的驱动信号的调制波的相位相同。B’相逆变电路的驱动信号的调制波的相位与B相逆变电路的驱动信号的调制波的相位相同。C’相逆变电路的驱动信号的调制波的相位与C相逆变电路的驱动信号的调制波的相位相同。与A相逆变电路和A’相逆变电路关联的调制波的相位、与B相逆变电路和B’相逆变电路关联的调制波的相位、以及与C相逆变电路和C’相逆变电路关联的调制波的相位依次相差120度。

用于A相逆变电路的驱动信号的载波和用于A’相逆变电路的驱动信号的载波的相位相差预定角度。用于B相逆变电路的驱动信号的载波和用于B’相逆变电路的驱动信号的载波的相位相差预定角度。用于C相逆变电路的驱动信号的载波和用于C’相逆变电路的驱动信号的载波的相位相差预定角度。优选地，该预定角度为180度。

优选地，耦合电感器LA与耦合电感器LA’负耦合，耦合电感器LB与耦合电感器LB’负耦合，耦合电感器LC与耦合电感器LC’负耦合。

尽管以上参照图5描述了三电平T型拓扑构成的三相逆变器500。但是根据之前的描述，可以理解到，也可以通过其他三电平拓扑，例如NPC拓扑，构成三相逆变器。或者，也可以通过二电平拓扑来构成三相逆变器。

以下参照图6来描述根据本发明实施例的由多个拓扑结构构成的三相逆变器系统600。如图6所示，三相逆变器系统600包括2K个三相逆变模块，其中K是大于等于1的整数。三相逆变模块1至三相逆变模块2K中的每一个都可以是类似于如图5所示的三相逆变模块501或三相逆变模块501’。或者，三相逆变模块1至三相逆变模块2K中的每一个可以是三电平NPC拓扑构成的三相逆变模块。或者三相逆变模块1至三相逆变模块2K中的每一个可以是两电平拓扑结构构成的三相逆变模块。

三相逆变器系统600还包括滤波电路A、滤波电路B和滤波电路C。滤波电路A、滤波电路B和滤波电路C中的每一个可以具有如图4A所示的结构，即包括2K个耦合滤波电感器。或者，滤波电路A、滤波电路B和滤波电路C中的每一个可以具有如图4B所示的结构，即包括2K个耦合滤波电感器以及电容器C以构成LC滤波电路。或者滤波电路A、滤波电路B和滤波电路C中的每一个可以具有如图4C所示的结构，即包括2K个耦合滤波电感器以及电容器C和电感器L以构成LCL滤波电路。

在图6所示的三相逆变器600中，三相逆变模块1至三相逆变模块2K可以并联至直流电源(在图6中未示出)。

用于驱动三相逆变模块1至2K中的A相的驱动信号的调制波的相位相同，用于驱动三相逆变模块1至2K中的B相的驱动信号的调制波的相位相同，用于驱动三相逆变模块1至2K中的C相的驱动信号的调制波的相位相同，并且这些相位之间相差120度。

用于驱动三相逆变模块1至2K的各A相的各驱动信号的各载波的相位依次相差预定角度。类似地，用于驱动三相逆变模块1至2K的各B相的各驱动信号的各载波的相位依次相差预定角度，用于驱动三相逆变模块1至2K的各B相的各驱动信号的各载波的相位依次相差预定角度。上述的预定角度优选为360°/2K。

以下参照图7来描述根据本发明的实施例的三相逆变器系统700。图7和图6的不同之处在于，图7中的滤波电路与图6中的滤波电路不同。图7中的每个滤波电路包括两个耦合电感器，而图6中的每个滤波电路包括2K个耦合电感器。图7和图6的另一个不同之处在于，滤波电路与负载的连接方式。图7中的各个滤波电路A的输出端连接在一起，各个滤波电路B的输出端连接在一起，各个滤波电路C的输出端连接在一起。

图7中的三相逆变模块1至2K和图6中的三相逆变模块1至2K的功能与所采用的驱动信号类似，在此不再赘述。

本文中描述的功率开关器件(有时也简称开关)可以是绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)、门极可断晶闸管(Gate Turn-off Thyristor，GTO)或任意其他适当的开关器件等。

上述的T型电路拓扑中间辅助桥臂的2个功率开关器件可以采用共集电极连接，或者共发射极连接。上下模块母线电容器中点可以连接在一点，也可以不连接。此外，在上述参照附图描述的T型拓扑(无论是单相或三相)，辅助桥臂上功率开关器件并联二极管可以共阳极或共阴极连接。上下模块母线电容中点可以连接在一点，也可以不连接。可选地，单相或三相电压输出滤波后输出可以接一个单相或三相变压器。

此外，根据本发明的实施例的逆变器或逆变器系统可以应用于例如光伏并网逆变器。

本发明采用耦合电感PWM载波移相技术，不但降低了功率器件的损耗，而且大幅度降低输出电感器损耗和成本，提高了逆变器的效率，降低了逆变器的整机成本，具有极大的应用价值和广阔的市场前景。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (24)

1.一种单相逆变器，包括：

第一单相逆变电路和第二单相逆变电路，被配置为并联于直流源两端并且结构相同；

驱动电路，被配置为以第一驱动信号驱动所述第一单相逆变电路并以第二驱动信号驱动第二单相逆变电路，所述第一驱动信号由第一调制波和第一载波调制而成，所述第二驱动信号由第二调制波和第二载波调制而成，所述第一调制波和所述第二调制波的相位相同；以及

第一耦合电感器和第二耦合电感器，所述第一耦合电感器的输入端接收所述第一单相逆变电路输出的电流，所述第二耦合电感器的输入端接收所述第二单相逆变电路输出的电流，并且所述第一耦合电感器和所述第二耦合电感器反向耦合并且其输出端连接在一起。

2.根据权利要求1所述的单相逆变器，其中，所述第一载波的相位和所述第二载波的相位相差180度。

3.根据权利要求1所述的单相逆变器，其中，所述第一单相逆变电路和所述第二单相逆变电路均为二电平拓扑或三电平拓扑。

4.根据权利要求3所述的单相逆变器，其中，所述三电平拓扑为三电平T型拓扑或三电平中点钳位型拓扑。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的单相逆变器，还包括：

电容器，连接到所述第一耦合电感器和所述第二耦合电感器的连接在一起的输出端以构成LC滤波电路。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的单相逆变器，还包括：

电容器和电感器，均连接到所述第一耦合电感器和所述第二耦合电感器的连接在一起的输出端以构成LCL滤波电路。

7.一种单相逆变器系统，包括K个根据权利要求1所述的单相逆变器，K为大于等于1的整数，其中K个所述第一耦合电感器和K个所述第二耦合电感器的输出端连接在一起。

8.根据权利要求7所述的单相逆变器系统，其中，K个所述第一载波和K个所述第二载波的相位依次相差360/K度。

9.根据权利要求7所述的单相逆变器系统，其中，K个所述第一单相逆变电路和K个所述第二单相逆变电路均为二电平拓扑或三电平拓扑。

10.根据权利要求9所述的单相逆变器系统，其中，所述三电平拓扑为三电平T型拓扑或三电平中点钳位型拓扑。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的单相逆变器系统，还包括：

电容器，连接到K个所述第一耦合电感器和K个所述第二耦合电感器的连接在一起的输出端以构成LC滤波电路。

12.根据权利要求7至10中任一项所述的单相逆变器系统，还包括：

电容器和电感器，均连接到K个所述第一耦合电感器和K个所述第二耦合电感器连接在一起的输出端以构成LCL滤波电路。

13.一种三相逆变器，包括：

第一三相逆变电路和第二三相逆变电路，被配置为并联于直流源两端并且结构相同，其中，所述第一三相逆变电路包括第一A相逆变电路、第一B相逆变电路和第一C相逆变电路，所述第二三相逆变电路包括第二A相逆变电路、第二B相逆变电路和第二C相逆变电路；

驱动电路，被配置为分别以第一A相驱动信号、第一B相驱动信号和第一C相驱动信号驱动所述第一A相逆变电路、所述第一B相逆变电路和所述第一C相逆变电路，并分别以第二A相驱动信号、第二B相驱动信号和第二C相驱动信号驱动所述第二A相逆变电路、所述第二B相逆变电路和所述第二C相逆变电路，调制所述第一A相驱动信号所用的第一A相调制波与调制所述第二A相驱动信号所用的第二A相调制波的相位相同，调制所述第一B相驱动信号所用的第一B相调制波与调制所述第二B相驱动信号所用的第二B相调制波的相位相同，调制所述第一C相驱动信号所用的第一C相调制波与调制所述第二C相驱动信号所用的第二C相调制波的相位相同，

包括第一A相耦合电感器和第二A相耦合电感器的A相滤波电路；

包括第一B相耦合电感器和第二B相耦合电感器的B相滤波电路；

包括第一C相耦合电感器和第二C相耦合电感器的C相滤波电路；

其中，所述耦合电感器的输入端分别接收所述第一A相逆变电路、所述第二A相逆变电路、所述第一B相逆变电路、所述第二B相逆变电路、所述第一C相逆变电路和所述第二C相逆变电路的相应输出电流，所述第一A相耦合电感器和所述第二A相耦合电感器反向耦合并且其输出端连接在一起，所述第一B相耦合电感器和所述第二B相耦合电感器反向耦合并且其输出端连接在一起，所述第一C相耦合电感器和所述第二C相耦合电感器反相耦合并且其输出端连接在一起。

14.根据权利要求13所述的三相逆变器，其中，调制所述第一A相驱动信号所用的第一A相载波、调制所述第一B相驱动信号所用的第一B相载波和调制所述第一C相驱动信号所用的第一C相载波的相位相同，调制所述第二A相驱动信号所用的第二A相载波、调制所述第二B相驱动信号所用的第二B相载波和调制所述第二C相驱动信号所用的第二C相载波的相位相同但与所述第一A相载波、所述第二A相载波和所述第三A相载波的相位相差180度。

15.根据权利要求13所述的三相逆变器，其中，所述第一A相逆变电路、所述第一B相逆变电路、所述第一C相逆变电路、所述第二A相逆变电路、所述第二B相逆变电路和所述第二C相逆变电路均为二电平拓扑或三电平拓扑。

16.根据权利要求15所述的三相逆变器，其中，所述三电平拓扑为三电平T型拓扑或三电平中点钳位型拓扑。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的三相逆变器，其中，

所述A相滤波电路还包括：A相电容器，其连接到所述第一A相耦合电感器和所述第二A相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成A相的LC滤波电路；

所述B相滤波电路还包括：B相电容器，其连接到所述第一B相耦合电感器和所述第二B相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成B相的LC滤波电路；以及/或者

所述C相滤波电路还包括：C相电容器，其连接到所述第一C相耦合电感器和所述第二C相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成C相的LC滤波电路。

18.根据权利要求13至16中任一项所述的三相逆变器，其中，

所述A相滤波电路还包括：A相电容器和A相电感器，均连接到所述第一A相耦合电感器和所述第二A相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成A相的LCL滤波电路；

所述B相滤波电路还包括：B相电容器和B相电感器，均连接到所述第一B相耦合电感器和所述第二B相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成B相的LCL滤波电路；以及/或者

所述C相滤波电路还包括：C相电容器和C相电感器，均连接到所述第一C相耦合电感器和所述第二C相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成C相的LCL滤波电路。

19.一种三相逆变器系统，包括：K个根据权利要求13所述的三相逆变器，K为大于等于1的整数，其中，K个所述第一A相耦合电感器和K个所述第二A相耦合电感器的输出端连接在一起，K个所述第一B相耦合电感器和K个所述第二B相耦合电感器的输出端连接在一起，以及K个所述第一C相耦合电感器和K个所述第二C相耦合电感器的输出端连接在一起。

20.根据权利要求19所述的三相逆变器系统，其中，用于调制各A相逆变电路的驱动信号的载波的相位依次相差360/K度，用于调制各B相逆变电路的驱动信号的载波的相位依次相差360/K度，以及用于调制各C相逆变电路的驱动信号的载波的相位依次相差360/K度。

21.根据权利要求19所述的三相逆变器系统，其中，K个所述第一A相逆变电路、K个所述第一B相逆变电路、K个所述第一C相逆变电路、K个所述第二A相逆变电路、K个所述第二B相逆变电路和K个所述第二C相逆变电路均为二电平拓扑或三电平拓扑。

22.根据权利要求21所述的三相逆变器系统，其中，所述三电平拓扑为三电平T型拓扑或三电平中点钳位型拓扑。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的三相逆变器系统，还包括：

A相电容器，连接到K个所述第一A相耦合电感器和K个所述第二A相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成A相的LC滤波电路；

B相电容器，连接到K个所述第一B相耦合电感器和K个所述第二B相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成B相的LC滤波电路；以及

C相电容器，连接到K个所述第一C相耦合电感器和K个所述第二C相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成C相的LC滤波电路。

24.根据权利要求19至22中任一项所述的三相逆变器系统，还包括：

A相电容器和A相电感器，均连接到K个所述第一A相耦合电感器和K个所述第二A相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成A相的LCL滤波电路；

B相电容器和B相电感器，均连接到K个所述第一B相耦合电感器和K个所述第二B相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成B相的LCL滤波电路；以及

C相电容器和C相电感器，均连接到K个所述第一C相耦合电感器和K个所述第二C相耦合电感器的连接在一起的输出端以构成C相的LCL滤波电路。

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