專利名稱：一種逆變電路及電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源逆變技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種逆變電路及電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電源逆變技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，圖l是
現(xiàn)有技術(shù)提供的逆變電路的模塊結(jié)構(gòu)圖，包括整流器11和逆變器12，整流器 11的輸入端連接至交流電源的輸出端，將交流電源輸出的交流電壓信號進(jìn)行整 流變換后輸出直流電壓信號，通過直流母線將整流器11輸出的直流電壓信號輸 送至逆變器12的輸入端，逆變器12將直流電壓信號進(jìn)^f亍轉(zhuǎn)換后輸出交流電壓 信號給負(fù)載供電。這樣，交流電源必須經(jīng)過兩次變換才能給負(fù)載供電，在變換 的過程中會有損耗，從而造成了逆變器的效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種逆變電路，旨在解決現(xiàn)有的逆變電路導(dǎo) 致逆變器效率低的問題。
本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種逆變電路，所述拓樸結(jié)構(gòu)包括
整流器，其輸入端接收交流電源輸出的交流電壓信號，經(jīng)過整流變換后輸 出直流電壓信號；以及
通過直流母線與所述整流器連接的逆變器；
所述逆變器的直流輸入端與直流母線連接；其交流輸入端與所述交流電源 的輸出端連接，將兩路輸入經(jīng)過合成處理后輸出交流電壓信號給負(fù)載。
本發(fā)明實(shí)施例的另 一 目的在于提供一種采用上述逆變電路實(shí)現(xiàn)的電源系統(tǒng)。
本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變電路采用交流電源直接引入逆變器的方式，使得 交流電源無需經(jīng)過變換，直接與逆變器合成后給負(fù)載供電，提高了逆變器的效 率。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)提供的逆變電路的模塊結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變電路的模塊結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的逆變器的電路圖； 圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的逆變器的電路圖； 圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例4是供的逆變器的電路圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變電路采用交流電源直接引入逆變器的方式，使得 交流電源無需經(jīng)過變換，直接與逆變器合成后給負(fù)載供電，提高了逆變器的效 率。
本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變電路可以應(yīng)用于UPS電源、穩(wěn)壓電源等電源系統(tǒng) 中，其模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的 部分，詳述如下。
逆變電路包括整流器21和逆變器22,其中，整流器21的輸入端接收交 流電源輸出的交流電壓信號，經(jīng)過整流變換后輸出直流電壓信號；逆變器22 通過直流母線與整流器21連接，逆變器22的直流輸入端與直流母線連接；其 交流輸入端與交流電源的輸出端連接，將兩路輸入經(jīng)過合成處理后輸出交流電 壓信號給負(fù)載。
本發(fā)明第一實(shí)施例提供的逆變器的電路如圖3所示，為了便于說明，僅示 出了與本發(fā)明第一實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。
逆變器22包括控制器30、第一可控開關(guān)31、第二可控開關(guān)32以及第三 可控開關(guān)33;其中，第一可控開關(guān)31的一端連接至直流母線的正極，其另一 端與第二可控開關(guān)32連接，其控制端連接至控制器30;第二可控開關(guān)32的一 端與第一可控開關(guān)31連接；其另一端連接至直流母線的負(fù)極，其控制端連接至 控制器30;第三可控開關(guān)33的一端連接至交流電源的輸出端，另一端連接至 第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端，其控制端連接至控制器30;控 制器30給出控制信號控制第一可控開關(guān)31、第二可控開關(guān)32以及第三可控開 關(guān)33的通斷，由第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端S輸出交流電壓 信號。
在本發(fā)明實(shí)施例中，逆變器22進(jìn)一步包括濾波電路34;濾波電路34的輸 入端連接至第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端S;將第一可控開關(guān) 31與第二可控開關(guān)32的連接端S輸出的交流電壓信號濾波后輸出給負(fù)載。作 為本發(fā)明的一個實(shí)施例，逆變器22還包括電容C1、 C2,其中電容C1與電容 C2串接于直流母線正極與直流母線負(fù)極之間，且電容C1與電容C2的連接端 與零線連接。
本發(fā)明第一實(shí)施例提供的逆變器的工作原理詳述如下通過控制第一可控 開關(guān)31和第二可控開關(guān)32可以將直流母線輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。 在控制器30的控制下，第一可控開關(guān)31、第二可控開關(guān)32以及第三可控開關(guān) 33在任何時刻，只能有一個可控開關(guān)閉合。當(dāng)?shù)谝豢煽亻_關(guān)31閉合時，第一 可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端S的電壓為正母線電壓VP;當(dāng)?shù)诙?可控開關(guān)32閉合時，第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端S的電壓為 負(fù)母線電壓VN，當(dāng)?shù)谌煽亻_關(guān)33閉合時，第一可控開關(guān)31與第二可控開 關(guān)32的連4妄端S的電壓為交流電源的電壓VI。由控制器30控制第一可控開關(guān) 31、第二可控開關(guān)32以及第三可控開關(guān)33的導(dǎo)通時間，從而有效的控制第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端S輸出的交流電壓的大小。再通過濾 波電路34進(jìn)行濾波處理，濾掉高頻信號后輸出給負(fù)載供電。
現(xiàn)舉例說明第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端S的電壓與各個 可控開關(guān)的導(dǎo)通時間之間的關(guān)系假設(shè)在一個時間周期T內(nèi)，第一可控開關(guān)31 的導(dǎo)通時間為Tl;第二可控開關(guān)32導(dǎo)通時間為T2;第三可控開關(guān)33導(dǎo)通時 間為T3;則第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān)32的連接端S最終輸出的交流電 壓VS= ( VP x T1+VN x T2+VI x T3 ) /T;即第一可控開關(guān)31與第二可控開關(guān) 32的連接端S最終輸出的交流電壓為三個輸入電壓的時間加權(quán)平均值。
在本發(fā)明實(shí)施例中，三個可控開關(guān)的控制方式4艮靈活，如果交流電源輸出 的交流電壓信號完全滿足交流電壓輸出的要求，則第一可控開關(guān)31和第二可控 開關(guān)32可以停止工作，只讓第三可控開關(guān)33導(dǎo)通，則交流電源通過第三可控 開關(guān)33直接給負(fù)載供電，效率大大提高。
本發(fā)明第二實(shí)施例提供的逆變器的電路如圖4所示，為了便于說明，僅示 出了與本發(fā)明第二實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。
逆變器22包括控制器40、第四可控開關(guān)41、第五可控開關(guān)42、第六可 控開關(guān)43、第七可控開關(guān)44、第一二極管D1、第二二極管D2;其中，第四可 控開關(guān)41的一端連接至直流母線的正極，其另一端與第五可控開關(guān)42連接， 其控制端連接至控制器40;第五可控開關(guān)42的一端與第四可控開關(guān)41連接， 同時還通過第一二極管Dl連接至交流電源的輸出端，其另一端與第六可控開 關(guān)43連接，其控制端連接至控制器40;第六可控開關(guān)43與第五可控開關(guān)42 連接，其另一端與第七可控開關(guān)44連接，同時通過第二二極管D2連接至交流 電源的輸出端，其控制端連接至控制器40;第七可控開關(guān)44的一端連接至第 六可控開關(guān)43的另一端，其另一端連接至直流母線的負(fù)極，其控制端連接至控 制器40;控制器40給出控制信號控制第四可控開關(guān)41、第五可控開關(guān)42、第 六可控開關(guān)43以及第七可控開關(guān)44的通斷，由第五可控開關(guān)42與第六可控開 關(guān)43的連接端S輸出交流電壓信號。
在本發(fā)明實(shí)施例中，逆變器22進(jìn)一步包括濾波電路45;濾波電路45的輸 入端連接至第五可控開關(guān)42與第六可控開關(guān)43的連接端S;將第五可控開關(guān) 42與第六可控開關(guān)43的連接端S輸出的交流電壓信號濾波后輸出給負(fù)載。作 為本發(fā)明的一個實(shí)施例，逆變器22還包括電容C1、 C2，其中電容C1與電容 C2串接于直流母線正極與直流母線負(fù)極之間，且電容C1與電容C2的連接端 與零線連接。
本發(fā)明第二實(shí)施例提供的逆變器的工作原理與上述第一實(shí)施例提供的逆變 器的工作原理類似，在此不再贅述。區(qū)別在于，交流電源的輸出端通過第一二 極管Dl和第二二極管D2分別連接至第四可控開關(guān)41與第五可控開關(guān)42的連 接端Sl以及第六可控開關(guān)43與第七可控開關(guān)44的連接端S2;第一二極管Dl 和第二二極管D2反向并聯(lián)，同一時刻， 一個二極管導(dǎo)通，另一個二極管處于 截止?fàn)顟B(tài)；那么二極管的的正反向壓降就會被鉗制在二極管正向?qū)▔航?0.5-0.7V以下，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。
控制器40控制四個可控開關(guān)的通斷，在第五可控開關(guān)42與第六可控開關(guān) 43的連接端S的電壓只有三種狀態(tài)，當(dāng)?shù)谒目煽亻_關(guān)41和第五可控開關(guān)42導(dǎo) 通，第六可控開關(guān)43和第七可控開關(guān)44斷開時，第五可控開關(guān)42與第六可控 開關(guān)43的連接端S的電壓為正母線電壓VP;當(dāng)?shù)诹煽亻_關(guān)43和第七可控 開關(guān)44導(dǎo)通，第四可控開關(guān)41和第五可控開關(guān)42斷開時，第五可控開關(guān)42 與第六可控開關(guān)43的連接端S的電壓為負(fù)母線電壓VN;當(dāng)?shù)谒目煽亻_關(guān)41 和第七可控開關(guān)44斷開，第五可控開關(guān)42和第六可控開關(guān)43交替導(dǎo)通時，第 五可控開關(guān)42與第六可控開關(guān)43的連接端S的電壓為交流電源的電壓VI，與 第一實(shí)施例提供的逆變器類似，第五可控開關(guān)42與第六可控開關(guān)43的連接端 S最終輸出的交流電壓為三個輸入電壓的時間加權(quán)平均值。
同樣，四個可控開關(guān)的的導(dǎo)通有4艮多種組合方式，如果交流電源輸出的交 流電壓信號完全滿足交流電源輸出的要求，則交流電源通過第五可控開關(guān)42 和第六可控開關(guān)43直接給負(fù)載供電，效率大大提高。
本發(fā)明第三實(shí)施例提供的逆變器的電路如圖5所示，為了便于說明，僅示 出了與本發(fā)明第三實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下。
逆變器22包括控制器50、第八可控開關(guān)51、第九可控開關(guān)52、第十可 控開關(guān)53、第十一可控開關(guān)54、第十二可控開關(guān)55;其中，第八可控開關(guān)51 的一端連接至直流母線的正極，其另一端與第九可控開關(guān)52連接，其控制端連 接至控制器50;第九可控開關(guān)52的一端與第八可控開關(guān)51連接，其另一端連 接至直流母線的負(fù)極，其控制端連接至控制器50;第八可控開關(guān)51和第九可 控開關(guān)52的連接端Sl連接至零線。第十可控開關(guān)53的一端連接至直流母線的 正極，其另一端與第十一可控開關(guān)54連接，其控制端連接至控制器50;第十 一可控開關(guān)54的一端與第十可控開關(guān)53連接，其另一端連接至直流母線的負(fù) 極，其控制端連接至控制器50;第十二可控開關(guān)55的一端連接至交流電源的 輸出端，其另一端連接至第十可控開關(guān)53與第十一可控開關(guān)54的連接端S, 其控制端連接至控制器50?？刂破?0給出控制信號控制第八可控開關(guān)51、第 九可控開關(guān)52、第十可控開關(guān)53、第十一可控開關(guān)54以及第十二可控開關(guān)55 的通斷，由第十可控開關(guān)53與第十一可控開關(guān)54的連接端S輸出交流電壓信 號給負(fù)載供電。
作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，逆變器22還包括電容C，電容C連接至直流 母線正極與直流母線負(fù)極之間。
本發(fā)明第三實(shí)施例提供的逆變器的工作原理與上述第一實(shí)施例提供的逆變 器的工作原理類似，在此不再贅述。
作為本發(fā)明的 一個實(shí)施例，文中提到的所有可控開關(guān)均可以為三極管、 MOS管、IGBT、 IGCT、 SCR等半導(dǎo)體開關(guān)或者其并聯(lián)或串聯(lián)的形式。
在本發(fā)明實(shí)施例中，可以將逆變器22并聯(lián)使用，從而實(shí)現(xiàn)單相、兩相、三 相以及多相逆變器。
本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變電路采用交流電源直接引入逆變器的方式，使得 交流電源無需經(jīng)過變換，直接與逆變器合成后給負(fù)載供電，提高了逆變器的效率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種逆變電路，其特征在于，所述逆變電路包括整流器，其輸入端接收交流電源輸出的交流電壓信號，經(jīng)過整流變換后輸出直流電壓信號；以及通過直流母線與所述整流器連接的逆變器；所述逆變器的直流輸入端與直流母線連接；其交流輸入端與所述交流電源的輸出端連接，將兩路輸入經(jīng)過合成處理后輸出交流電壓信號給負(fù)載。
2、 如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其特征在于，所述逆變器包括 控制器、第一可控開關(guān)、第二可控開關(guān)以及第三可控開關(guān)； 所述第一可控開關(guān)的一端連接至所述直流母線的正極，其另一端與所述第二可控開關(guān)連接，其控制端連接至所述控制器；所述第二可控開關(guān)的一端與所述第一可控開關(guān)連接；其另一端連接至所述 直流母線的負(fù)極，其控制端連接至所述控制器；所述第三可控開關(guān)的一端連接至所述交流電源的輸出端，另一端連接至所 述第一可控開關(guān)與所述第二可控開關(guān)的連接端，其控制端連接至所述控制器；所述控制器給出控制信號控制所述第一可控開關(guān)、第二可控開關(guān)以及第三 可控開關(guān)的通斷，由所述第一可控開關(guān)與所述第二可控開關(guān)的連接端輸出交流 電壓信號。
3、 如權(quán)利要求2所述的逆變電路，其特征在于，所述逆變器還包括 濾波電路，其輸入端連接至所述第一可控開關(guān)與所述第二可控開關(guān)的連接端，將所述第一可控開關(guān)與所述第二可控開關(guān)的連接端輸出的交流電壓信號濾 波后輸出給負(fù)載。
4、 如權(quán)利要求2所述的逆變電路，其特征在于，所述第一可控開關(guān)、第二 可控開關(guān)或第三可控開關(guān)為半導(dǎo)體開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)或串聯(lián)而成的開關(guān)。
5、 如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其特征在于，所述逆變器包括 控制器、第四可控開關(guān)、第五可控開關(guān)、第六可控開關(guān)、第七可控開關(guān)、第一二極管、第二二極管；所述第四可控開關(guān)的一端連接至所述直流母線的正;f及，其另一端與所述第 五可控開關(guān)連接，其控制端連接至所述控制器；所述第五可控開關(guān)的一端與所述第四可控開關(guān)連接，同時還通過所述第一 二極管連接至所述交流電源的輸出端，其另一端與所述第六可控開關(guān)連接，其 控制端連接至所述控制器；所述第六可控開關(guān)的一端與所述第五可控開關(guān)連接，其另一端與所述第七 可控開關(guān)連接，同時通過所述第二二極管連接至所述交流電源的輸出端，其控 制端連接至所述控制器；所述第七可控開關(guān)的一端與所述第六可控開關(guān)連接，其另一端連接至所述 直流母線的負(fù)極，其控制端連接至所述控制器；所述控制器給出控制信號控制所述第四可控開關(guān)、第五可控開關(guān)、第六可 控開關(guān)以及第七可控開關(guān)的通斷，由所述第五可控開關(guān)與所述第六可控開關(guān)的 連接端輸出交流電壓信號。
6、 如權(quán)利要求5所述的逆變電路，其特征在于，所述逆變器還包括濾波 電路，其輸入端連接至所述第五可控開關(guān)與所述第六可控開關(guān)的連接端，將所 述第五可控開關(guān)與所述第六可控開關(guān)的連接端輸出的交流電壓信號濾波后輸出 給負(fù)載。
7、 如權(quán)利要求5所述的逆變電路，其特征在于，所述第四可控開關(guān)、第五 可控開關(guān)、第六可控開關(guān)或第七可控開關(guān)為半導(dǎo)體開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)并聯(lián)或串 聯(lián)而成的開關(guān)。
8、 如權(quán)利要求1所述的逆變電路，其特征在于，所述逆變器包括 控制器、第八可控開關(guān)、第九可控開關(guān)、第十可控開關(guān)、第十一可控開關(guān)、第十二可控開關(guān)；所述第八可控開關(guān)的一端連接至直流母線的正才及，其另一端與所述第九可 控開關(guān)連接，其控制端連接至所述控制器；所述第九可控開關(guān)的一端與所述第八可控開關(guān)連接，其另一端連接至直流母線的負(fù)極，其控制端連接至所述控制器；所述第八可控開關(guān)與所述第九可控 開關(guān)的連接端連接至零線；所述第十可控開關(guān)的一端連接至直流母線的正極，其另一端與所述第十一 可控開關(guān)連接，其控制端連接至所述控制器；所述第十一可控開關(guān)的一端與所述第十可控開關(guān)連4妻，其另一端連接至直 流母線的負(fù)極，其控制端連接至所述控制器；所述第十二可控開關(guān)的一端連接至所述交流電源的輸出端，其另一端連接 至所述第十可控開關(guān)與所述笫十一可控開關(guān)的連"t秦端，其控制端連接至所述控 制器；所述控制器給出控制信號控制所述第八可控開關(guān)、第九可控開關(guān)、第十可 控開關(guān)、第十一可控開關(guān)以及第十二可控開關(guān)的通斷，由所述第十可控開關(guān)與 所述第十 一可控開關(guān)的連接端輸出交流電壓信號。
9、 如權(quán)利要求8所述的逆變電路，其特征在于，所述逆變器還包括一連接 至直流母線的正極與直流母線負(fù)極之間的電容。
10、 一種采用權(quán)利要求1的逆變電路實(shí)現(xiàn)的電源系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明適用于電源逆變技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種逆變電路及電源系統(tǒng)，包括整流器，其輸入端接收交流電源輸出的交流電壓信號，經(jīng)過整流變換后輸出直流電壓信號；以及通過直流母線與所述整流器連接的逆變器；所述逆變器的直流輸入端與直流母線連接；其交流輸入端與所述交流電源的輸出端連接，將兩路輸入經(jīng)過合成處理后輸出交流電壓信號給負(fù)載。本發(fā)明提供的逆變電路采用交流電源直接引入逆變器的方式，使得交流電源無需經(jīng)過變換，直接與逆變器合成后給負(fù)載供電，提高了逆變器的效率。
文檔編號H02M7/48GK101340158SQ200810067869
公開日2009年1月7日 申請日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者璞 李 申請人:璞 李