專(zhuān)利名稱(chēng)：一種單相半橋三電平逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單相半橋三電平逆變器。
背景技術(shù)：
逆變器是指通過(guò)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷作用，將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的一種變換器。近年來(lái)，三電平逆變器由于具有輸出容量大、輸出電壓高、電流諧波含量小等優(yōu)點(diǎn)，在高壓大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的單相半橋三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有兩類(lèi)，分別是“1”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和“T”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中“1”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。在該單相半橋逆變器中，通過(guò)在直流正負(fù)母線(xiàn)電壓之間串聯(lián)兩個(gè)容抗相等的電容 (即圖1中的電容Cl和電容C2)來(lái)獲得三個(gè)電平正母線(xiàn)電平、兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平、負(fù)母線(xiàn)電平。單相半橋逆變器交流輸出的一個(gè)接線(xiàn)端子從上述兩串聯(lián)電容的接點(diǎn)η引出，另一個(gè)交流輸出端子從圖中a點(diǎn)引出。該單相半橋逆變器的工作過(guò)程如下當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4、二極管D3、D4、D5、D6截止時(shí)， 輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于正母線(xiàn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管D1、D2截止，電流回路為T(mén)l-T2-Ll-Ve-L2-Cl-Tl ；輸出側(cè)電流從Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D1、D2導(dǎo)通， 電流回路為 D2-Dl-Cl-L2-Ve-Ll-D2。當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T2、T3導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T4、二極管Dl、D2、D3、D4截止時(shí)， 輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到Ll時(shí)，二極管D5 導(dǎo)通，二極管D6截止，電流回路為D5-T2-Ll-Ve-L2-D5 ；輸出側(cè)電流從Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D6導(dǎo)通，二極管D5截止，電流回路為T(mén)3-D6-L2-Ve-Ll-T3。當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2、二極管Dl、D2、D5、D6截止時(shí)， 輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于負(fù)母線(xiàn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到Ll時(shí)，二極管D3、D4導(dǎo)通， 電流回路為D4-D3-Ll-Ve-L2-C2-D4 ；輸出側(cè)電流從Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D3、D4截止，電流回路為 T3-T4-C2-L2-Ve-Ll-T3。由上述工作過(guò)程可知，“1”字型三電平逆變器的四組半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管(Tl和Dl，T2 和D2，T3和D3，T4和D4)承受的最大電壓為直流總輸入電壓的一半，因此，可以選擇額定電壓較小的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管進(jìn)而減小其開(kāi)關(guān)損耗。但在該拓?fù)渲校枰獌蓚€(gè)箝位二極管D5、D6， 增加了器件個(gè)數(shù)和其損耗，同時(shí)還增加了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T2、T3的通態(tài)損耗。如圖2所示，是現(xiàn)有技術(shù)中“Τ”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。在該單相半橋逆變器中，通過(guò)在直流正負(fù)母線(xiàn)電壓之間串聯(lián)兩個(gè)容抗相等的電容 (即圖2中的電容Cl和電容C2)來(lái)獲得三個(gè)電平正母線(xiàn)電平，兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平，負(fù)母線(xiàn)電平，單相半橋逆變器交流輸出的一個(gè)接線(xiàn)端子從上述兩串聯(lián)電容的接點(diǎn)η引出，另一個(gè)交流輸出端子從圖中a點(diǎn)引出。
該單相半橋逆變器的工作過(guò)程如下當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4、D2、D3、D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn) a的電平等于正母線(xiàn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管Dl截止，電流回路為T(mén)l-Ll-Ve-L2-Cl-Tl ；輸出側(cè)電流從電感Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管Dl導(dǎo)通，電流回路為 D1-C1-L2-Vg-L1-D1o當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T2、T3導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T4、Dl、D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管D3導(dǎo)通，二極管D2截止，電流回路為T(mén)2-D3--Ll-Ve-L2-T2 ；輸出側(cè)電流從電感Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D2 導(dǎo)通，二極管D3截止，電流回路為T(mén)3-D2-L2-Ve-Ll-T3。當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2、DU D2、D3截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn) a的電平等于負(fù)母線(xiàn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管D4導(dǎo)通，電流回路為D4-Ll-Ve-L2-C2-D4 ；輸出側(cè)電流從電感Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D4截止，電流回路為 T4-C2-L2-Vg-L1-T4。由上述工作過(guò)程可知，“Τ”字型三電平逆變器的四組半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管中Tl、Τ4承受的最大電壓為直流總輸入電壓，Τ2、Τ3承受的最大電壓為一半直流總輸入電壓。因此，增加了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、Τ4的開(kāi)關(guān)損耗，但無(wú)需兩個(gè)箝位二極管，避免了該部分損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種單相半橋三電平逆變器， 以減小損耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率。為此，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案一種單相半橋三電平逆變器，用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，包括 四個(gè)開(kāi)關(guān)器件；所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件中的第一開(kāi)關(guān)器件、第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，其中，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第三開(kāi)關(guān)器件的第一端連接第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第二開(kāi)關(guān)器件的第一端，第三開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)；第二開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端，所述直流電源的分壓中點(diǎn)作為所述逆變器的第二輸出端。優(yōu)選地，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件均包括開(kāi)關(guān)管和與所述開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)的二極管?？蛇x地，所述二極管為獨(dú)立二極管或所述開(kāi)關(guān)管內(nèi)部自帶的反并聯(lián)二極管。優(yōu)選地，所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由正弦調(diào)制波與三角形載波交截產(chǎn)生。在所述正弦調(diào)制波的正半周期，第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，并且如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第三開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通；在所述正弦調(diào)制波的負(fù)半周期，第一開(kāi)關(guān)器件保持關(guān)斷狀態(tài)，第三開(kāi)關(guān)器件保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，則第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，則第二開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第四開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。優(yōu)選地，所述單相半橋三電平逆變器還包括兩個(gè)分壓電容，串聯(lián)連接在所述直流電源之間，用于對(duì)所述直流電源進(jìn)行分壓，所述兩個(gè)分壓電容的連接點(diǎn)為所述直流電源的分壓中點(diǎn)。優(yōu)選地，所述兩個(gè)電容的容抗相同。優(yōu)選地，所述單相半橋三電平逆變器還包括濾波電路，連接在所述逆變器的第一輸出端和第二輸出端之間，用于濾除所述逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。優(yōu)選地，所述濾波電路包括第一電感和第二電感，第一電感的第一端連接所述逆變器的第一輸出端，第二電感的第一端連接所述逆變器的第二輸出端，第一電感的第二端和第二電感的第二端分別連接于交流負(fù)載或電網(wǎng)的兩端。優(yōu)選地，所述濾波電路還包括濾波電容，連接在所述第一電感的第二輸出端與所述第二電感的第二輸出端之間。本發(fā)明實(shí)施例提供的單相半橋三電平逆變器，可以在保持三電平逆變器的器件數(shù)目最少的同時(shí)，降低部分開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，從而可以選用小功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管，減小損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。


為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中“1”字型單相半橋三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中“T”字型單相半橋三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中各開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器在第一工作模態(tài)下的電流回路示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器在第二工作模態(tài)下的電流回路示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器在第三工作模態(tài)下的電流回路示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例的方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。該單相半橋三電平逆變器用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，所述直流電源可以是光伏電源，也可以是儲(chǔ)能電池。
該單相半橋三電平逆變器包括四個(gè)開(kāi)關(guān)器件。如圖3所示，各開(kāi)關(guān)器件包括開(kāi)關(guān)管和與所述開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)的二極管。所述開(kāi)關(guān)管可以是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管，比如MOSFET (高壓金屬氧化物硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、IGCT(集成門(mén)極換流晶閘管)、IEGT(增強(qiáng)注入柵晶體管)等。所述二極管可以是獨(dú)立二極管或所述開(kāi)關(guān)管內(nèi)部自帶的反并聯(lián)二極管。所述開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極與所述二極管的陰極相連構(gòu)成所述開(kāi)關(guān)器件的第一端，所述開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極與所述二極管的陽(yáng)極相連構(gòu)成所述開(kāi)關(guān)器件的第二端。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例并不限定上述開(kāi)關(guān)管的類(lèi)型， 還可以是其它類(lèi)型的開(kāi)關(guān)管。如圖3所示，第一開(kāi)關(guān)器件由第一開(kāi)關(guān)管Tl和第一二極管Dl組成，第二開(kāi)關(guān)器件由第二開(kāi)關(guān)管T2和第二二極管D2組成，第三開(kāi)關(guān)器件由第三開(kāi)關(guān)管T3和第三二極管D3 組成，第四開(kāi)關(guān)器件由第四開(kāi)關(guān)管T4和第四二極管D4組成。其中，第一開(kāi)關(guān)器件、第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，其中，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第三開(kāi)關(guān)器件的第一端連接第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第二開(kāi)關(guān)器件的第一端，第三開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)，在該實(shí)施例中，所述分壓中點(diǎn)由兩個(gè)串聯(lián)連接在所述直流電源之間的分壓電容Cl、C2形成，所述分壓中點(diǎn)即為兩個(gè)分壓電容C1、C2的連接點(diǎn)η。第二開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端a，所述直流電源的分壓中點(diǎn)η作為所述逆變器的第二輸出端。在該實(shí)施例中，兩個(gè)分壓電容Cl、C2對(duì)所述直流電源進(jìn)行分壓，其容抗相同，以獲得三個(gè)電平，即正母線(xiàn)電平，兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平，負(fù)母線(xiàn)電平。需要說(shuō)明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，可以將上述單相半橋三電平逆變器中的四個(gè)開(kāi)關(guān)器件集成為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，也可以將上述分壓電容和/或?yàn)V波電路與所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件一起作為一個(gè)獨(dú)立設(shè)備應(yīng)用。本發(fā)明實(shí)施例的逆變器的調(diào)制方式為單極性脈沖寬度調(diào)制，四個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由正弦調(diào)制波(即調(diào)制信號(hào))與三角形載波(即載波信號(hào))交截產(chǎn)生，如圖4所示。其中，Ug為正弦調(diào)制波，比如50Hz, Uc是三角形載波，如20ΚΗζ。Si、S2、S3和S4 分別表示第一開(kāi)關(guān)器件、第二開(kāi)關(guān)器件、第三開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，Van表示所述逆變器的輸出信號(hào)。在所述正弦調(diào)制波Ug的正半周期，第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件以工頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，第一開(kāi)關(guān)器件和第三開(kāi)關(guān)器件以高頻脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。具體地，如圖4所示，第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，并且如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波的電平， 即Uc < Ug，則第一開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波的電平，即Uc > Ug，則第一開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第三開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通；在所述正弦調(diào)制波Ug的負(fù)半周期，第一開(kāi)關(guān)器件和第三開(kāi)關(guān)器件以工頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件以高頻脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。具體地，如圖4所示，第一開(kāi)關(guān)器件保持關(guān)斷狀態(tài)，第三開(kāi)關(guān)器件保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，即Uc > _Ug，則第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，即Uc < _Ug，則第二開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第四開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。需要說(shuō)明的是，上述高頻脈沖信號(hào)為PWM脈沖信號(hào)，比如可以是幾KHZ至幾十KHZ 之間范圍內(nèi)的脈沖信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器還可進(jìn)一步包括濾波電路， 連接在所述逆變器的第一輸出端和第二輸出端之間，用于濾除所述逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。需要說(shuō)明的是，上述逆變器的兩個(gè)輸出端，即節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)η之間所連接的濾波電路可以是L型，LC型、LCL型等。如圖3所示，該濾波電路包括第一電感Ll和第二電感L2，第一電感Ll的第一端連接所述逆變器的第一輸出端，第二電感L2的第一端連接所述逆變器的第二輸出端，第一電感Ll的第二端和第二電感L2的第二端分別連接于交流負(fù)載或電網(wǎng)Ve的兩端。第一電感 Ll和第二電感L2用于濾除所述單相半橋三電平逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。該濾波電路還可進(jìn)一步包括濾波電容C，與第一電感Ll和第二電感L2組成LCL型低通濾波器，以濾除所述單相半橋三電平逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。這種情況適應(yīng)于大功率輸出的單相半橋三電平逆變器。本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器可以工作在三個(gè)電平的工作模態(tài)，下面結(jié)合圖3進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明其工作過(guò)程。如圖5所示，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Tl、第二開(kāi)關(guān)管Τ2導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)管Τ3、第四開(kāi)關(guān)管Τ4、第三二極管D3、第四二極管D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于正母線(xiàn)電平。輸出側(cè)電流從節(jié)點(diǎn)a流出到第一電感Ll時(shí)，第一二極管D1、第二二極管D2截止，電流回路為 T1-T2-L1-Vg-L2-C1-T1 ；輸出側(cè)電流從第一電感Ll流進(jìn)節(jié)點(diǎn)a時(shí)，第一二極管Dl和第二二極管D2導(dǎo)通，電流回路為D2-Dl-Cl-L2-Ve-Ll-D2。如圖6所示，當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3導(dǎo)通，第一開(kāi)關(guān)管Tl、第四開(kāi)關(guān)管 T4、第一二極管D1、第四二極管D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于兩個(gè)分壓電容Cl、C2串聯(lián)接點(diǎn)η的電平，即Vd。/2，其中，Vd。為直流電源的電平。輸出側(cè)電流從節(jié)點(diǎn)a流出到第一電感Ll時(shí)，第三二極管D3導(dǎo)通，第二二極管D2截止，電流回路為D3-T2-Ll-Ve-L2-D3 ；輸出側(cè)電流從第一電感Ll流進(jìn)節(jié)點(diǎn)a時(shí)，第二二極管D2導(dǎo)通，第三二極管D3截止，電流回路為 D2-T3-L2-Vg-L1-D2o如圖7所示，當(dāng)?shù)谌_(kāi)關(guān)管T3、第四開(kāi)關(guān)管T4導(dǎo)通，第一開(kāi)關(guān)管Tl、第二開(kāi)關(guān)管T2、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于負(fù)母線(xiàn)電平。輸出側(cè)電流從節(jié)點(diǎn)a流出到第一電感Ll時(shí)，第四二極管D4導(dǎo)通，電流回路為 D4-L1-Vg-L2-C2-D4 ；輸出側(cè)電流從第一電感Ll流進(jìn)節(jié)點(diǎn)a時(shí)，第四二極管D4截止，電流回路為 Td-CZ-I^-Ve-LlH在圖7所示工作過(guò)程中，雖然第三開(kāi)關(guān)管T3導(dǎo)通信號(hào)，但由于第四開(kāi)關(guān)管T4導(dǎo)通，二極管D2承受反向壓降，所以該二極管不能流通電流，第三開(kāi)關(guān)管T3并不流通電流，因此，并不影響逆變器的輸出，而且可以簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)。由上述工作過(guò)程可以看出，本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器，與現(xiàn)有的“1”字型拓?fù)湎啾?，無(wú)需兩個(gè)箝位二極管，減少了一個(gè)開(kāi)關(guān)管的通態(tài)損耗；與現(xiàn)有“T”字型拓?fù)湎啾?，器件?shù)目相同，而且其中兩組開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力降低一半，因此可以選用小功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管，減小損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。 以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的設(shè)備；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種單相半橋三電平逆變器，用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，其特征在于，包括四個(gè)開(kāi)關(guān)器件；所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件中的第一開(kāi)關(guān)器件、第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，其中，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第三開(kāi)關(guān)器件的第一端連接第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第二開(kāi)關(guān)器件的第一端，第三開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)；第二開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端，所述直流電源的分壓中點(diǎn)作為所述逆變器的第二輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件均包括 開(kāi)關(guān)管和與所述開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)的二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述二極管為獨(dú)立二極管或所述開(kāi)關(guān)管內(nèi)部自帶的反并聯(lián)二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由正弦調(diào)制波與三角形載波交截產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，在所述正弦調(diào)制波的正半周期，第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，并且如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷； 如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第三開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通；在所述正弦調(diào)制波的負(fù)半周期，第一開(kāi)關(guān)器件保持關(guān)斷狀態(tài)，第三開(kāi)關(guān)器件保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，則第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，則第二開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第四開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述單相半橋三電平逆變器還包括兩個(gè)分壓電容，串聯(lián)連接在所述直流電源之間，用于對(duì)所述直流電源進(jìn)行分壓，所述兩個(gè)分壓電容的連接點(diǎn)為所述直流電源的分壓中點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述兩個(gè)電容的容抗相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述單相半橋三電平逆變器還包括濾波電路，連接在所述逆變器的第一輸出端和第二輸出端之間，用于濾除所述逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述濾波電路包括第一電感和第二電感，第一電感的第一端連接所述逆變器的第一輸出端，第二電感的第一端連接所述逆變器的第二輸出端，第一電感的第二端和第二電感的第二端分別連接于交流負(fù)載或電網(wǎng)的兩端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述濾波電路還包括濾波電容，連接在所述第一電感的第二輸出端與所述第二電感的第二輸出端之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單相半橋三電平逆變器，該逆變器包括四個(gè)開(kāi)關(guān)器件；四個(gè)開(kāi)關(guān)器件中的第一開(kāi)關(guān)器件、第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第三開(kāi)關(guān)器件的第一端連接第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第二開(kāi)關(guān)器件的第一端，第三開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)；第二開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端，直流電源的分壓中點(diǎn)作為所述逆變器的第二輸出端。利用本發(fā)明，可以減小損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK102437770SQ20111032672
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者余鴻, 倪華, 傅立秦, 姚丹, 張婧, 汪洪亮, 王航, 邵章平 申請(qǐng)人:陽(yáng)光電源股份有限公司