專利名稱：一種單相逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單相逆變器。
背景技術(shù)：
單相非隔離型并網(wǎng)逆變器，其漏電流是其非常重要的指標(biāo)，常用的方法有加入共模濾波器和采用新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法。但共模濾波器會增加設(shè)備的體積和重量。采用新的拓?fù)淠壳坝蠬eric，H6等多個拓?fù)洹Ｉ暾執(zhí)枮?00920108583. 4的中國實(shí)用新型專利公開了采用H6拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單相非隔離型并網(wǎng)逆變器。具體參見圖1所示的H6拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該專利單相非隔離型并網(wǎng)逆變器采用的H6拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中使用外加的二極管D7、D8 分別對電感L1、L2進(jìn)行續(xù)流。由于增加了外加的二極管，使得半導(dǎo)體器件增多，造成體積較大，損耗較多，效率較低。另外，該專利只給出了單位功率因數(shù)的調(diào)制策略，對于需求無功功率的應(yīng)用場合本領(lǐng)域技術(shù)人員無法實(shí)現(xiàn)調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種單相逆變器，使用的半導(dǎo)體數(shù)目較少，損耗較小，提高了轉(zhuǎn)換效率，降低了成本；而且進(jìn)一步提供了單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的調(diào)制策略和/或無功功率場合的調(diào)制策略。本發(fā)明提供一種單相逆變器，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連；第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第二端之間連接有交流負(fù)載；所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管，且第四開關(guān)管反向并聯(lián)第四二極管。優(yōu)選地，所述單相逆變器還包括第一電感、第二電感和第二電容；所述第一開關(guān)管的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第二開關(guān)管的第二端。優(yōu)選地，所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，對應(yīng)的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第四開關(guān)管-第五開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管。優(yōu)選地，所述第一、六開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較， 所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波負(fù)半周期時第三開關(guān)管截止；所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波負(fù)半周期時第四開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止。本發(fā)明還提供一種單相逆變器，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連；第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第二端之間連接有交流負(fù)載；所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合和/或需求無功功率的場合時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管分別反向并聯(lián)第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四極管、第五二極管和第六二極管。優(yōu)選地，所述單相逆變器還包括第一電感、第二電感和第二電容；所述第一開關(guān)管的輸出端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第二開關(guān)管的輸出端。優(yōu)選地，所述單相逆變器應(yīng)用于需求無功功率的場合時，對應(yīng)的六個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第二工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；或，電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第四開關(guān)管-第五開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第四工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管；或，電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；第五工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負(fù)母線-第六二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第一二極管至直流電源正母線；第六工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負(fù)母線-第五二極管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第二二極管至直流電源正母線。優(yōu)選地，所述第一、六開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較， 所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止。優(yōu)選地，所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，對應(yīng)的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第四開關(guān)管-第五開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管。優(yōu)選地，所述第一、六開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較， 所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波負(fù)半周期時第三開關(guān)管截止；或者，所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波負(fù)半周期時第四開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止；或者，所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明實(shí)施例所述單相逆變器包括六個開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；且第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連；第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第二端之間連接有電網(wǎng)；改變了現(xiàn)有單相逆變器的電路結(jié)構(gòu)。而且在本發(fā)明實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管分別反向并聯(lián)第三二極管和第四二極管通過第三開關(guān)管和第四開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管和第四二極管取代現(xiàn)有技術(shù)中的外置二極管，同樣滿足第一、二電感的續(xù)流，節(jié)約了制造成本。進(jìn)一步，本發(fā)明實(shí)施例所述單相逆變器的每個開關(guān)管均反向并聯(lián)一個二極管，這樣本發(fā)明實(shí)施例所述單相逆變器就可以滿足單位功率因數(shù)場合和需求無功功率場合下的兩種調(diào)制策略，而且采用需求無功功率的調(diào)制策略時，即使所述單相逆變器當(dāng)前工作于單位功率因數(shù)狀態(tài)，也不需要進(jìn)行需求無功功率的調(diào)制策略向單位功率因數(shù)的調(diào)制策略切換。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用H6拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的單相非隔離型并網(wǎng)逆變器拓?fù)鋱D；圖加是為本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器拓?fù)鋱D；圖2b是為本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器拓?fù)鋱D；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖10是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第五工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖12是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第六工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖13是本發(fā)明第一、二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)場合下的六個開關(guān)管的導(dǎo)通時序圖；圖14是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于需求無功功率場合下的六個開關(guān)管的導(dǎo)通時序圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。參見圖2a，該圖為本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器拓?fù)鋱D。本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器，包括第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6。直流電源的正端(直流電源正母線)通過第一電容Cl連接直流電源的負(fù)端(直流電源負(fù)母線)。直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管Tl、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管T2、第六開關(guān)管T6連接直流電源的負(fù)端。第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連。第一開關(guān)管Tl的第二端(第四開關(guān)管T4的第一端)和第二開關(guān)管T2的第二端 (第六開關(guān)管T6的第一端)之間連接交流負(fù)載。所述交流負(fù)載可以為電網(wǎng)。本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管T3 反向并聯(lián)第三二極管D3，且第四開關(guān)管T4反向并聯(lián)第四二極管D4。第三二極管D3、第四二極管D4可以分別是第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4內(nèi)置的二極管。所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5 和第六開關(guān)管T6均可以為IGBT管，所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6的第一端為集電極，第二端為發(fā)射極。所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5 和第六開關(guān)管T6還可以均為MOSFET等半導(dǎo)體器件。本發(fā)明實(shí)施例所述單相逆變器的濾波電路具體可以采用LC型濾波器，還可以采用L型或LCL型濾波器作為濾波電路。參見圖加，本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器具體可以包括第一電感Ll、第二電感L2和第二電容C作為濾波電路。所述第一開關(guān)管Tl的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感Li、第二電容C和第二電感 L2連接所述第二開關(guān)管T2的第二端(或，第六開關(guān)管T6的第一端)。參見圖3至圖6，圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖5 是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D。本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器只能應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時調(diào)制策略， 對應(yīng)的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)，電流回路參見圖3 第一、三、六開關(guān)管T1、T3、T6導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管Tl-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第六開關(guān)管Τ6至直流電源負(fù)母線。第二工作模態(tài)，電流回路參見圖4(第一、二電感L1、L2正向續(xù)流)第三開關(guān)管T3 導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管T3-第四二極管D4-第一電感 Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2至第三開關(guān)管T3。第三工作模態(tài)，電流回路參見圖5 第二、四、五開關(guān)管T2、T4、T5導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管Τ2-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第四開關(guān)管Τ4-第五開關(guān)管Τ5至直流電源負(fù)母線。第四工作模態(tài)，電流回路參見圖6(第一、二電感L1、L2負(fù)向續(xù)流)第四開關(guān)管T4 導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第四開關(guān)管T4-第三二極管D3-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll至第四開關(guān)管T4。參見圖13，該圖為本發(fā)明第一、二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)場合下的六個開關(guān)管的導(dǎo)通時序圖。本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)場合下(電壓為正時電流為正，電壓為負(fù)時電流為負(fù))調(diào)制策略六個開關(guān)管的導(dǎo)通時序所述第一、六開關(guān)管Tl、T6的導(dǎo)通時序信號由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管Tl、T6導(dǎo)通，反之截止。所述第二、五開關(guān)管T2、T5的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管T2、T5導(dǎo)通，反之截止。所述第三開關(guān)管T3的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管T3導(dǎo)通，在所述正弦波負(fù)半周期時第三開關(guān)管T3截止。所述第四開關(guān)管T4的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波負(fù)半周期時第四開關(guān)管T4導(dǎo)通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管T4截止。本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器包括六個開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管Tl、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管T2、第六開關(guān)管T6連接直流電源的負(fù)端；且第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連；；第一開關(guān)管Tl的第二端和第二開關(guān)管T2的第二端之間連接有電網(wǎng)VG ；改變了現(xiàn)有單相逆變器的電路結(jié)構(gòu)。而且在本發(fā)明第一實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4分別反向并聯(lián)第三二極管D3和第四二極管D4。通過第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4反向并聯(lián)第三二極管D3和第四二極管D4取代現(xiàn)有技術(shù)中的外置二極管，同樣滿足第一、二電感Li、L2的續(xù)流，節(jié)約了制造成本。參見圖2b，該圖為本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器拓?fù)鋱D。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，每個開關(guān)管分別反向并聯(lián)一個二極管。具體地，第一開關(guān)管Tl反向并聯(lián)第一二極管Dl;，第二開關(guān)管T2反向并聯(lián)第二二極管D2 ；第三開關(guān)管T3反向并聯(lián)第三二極管D3 ；第四開關(guān)管T4反向并聯(lián)第四二極管D4 ；第五開關(guān)管T5反向并聯(lián)第五二極管D5 ；第六開關(guān)管T6反向并聯(lián)第六二極管 D6。上述二極管可以分別是對應(yīng)開關(guān)管的內(nèi)置二極管。同樣，所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6均可以為IGBT管，所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管 T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6的第一端為集電極，第二端為發(fā)射極。所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5 和第六開關(guān)管T6還可以均為MOSFET等半導(dǎo)體器件。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器還包括第一電感Li、第二電感L2和第二電容 C0所述第一開關(guān)管Tl的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感Li、第二電容C和第二電感 L2連接所述第二開關(guān)管T2的第二端。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器不僅可以應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合，還可以應(yīng)用于需求無功功率的場合。
參見圖7至圖12，圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D； 圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖10是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第五工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D；圖12是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器處于第六工作模態(tài)對應(yīng)的拓?fù)鋱D。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合的調(diào)制策略時，電流回路參見圖7至圖12所示，對應(yīng)的四個工作模態(tài)第一工作模態(tài)，電流回路參見圖7 第一、三、六開關(guān)管T1、T3、T6導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管Tl-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第六開關(guān)管Τ6至直流電源負(fù)母線。第二工作模態(tài)，電流回路參見圖8 (第一、二電感Li、L2正向續(xù)流)第三開關(guān)管 Τ3導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管Τ3-第四二極管D4-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2至第三開關(guān)管Τ3。第三工作模態(tài)，電流回路參見圖9 第二、四、五開關(guān)管Τ2、Τ4、Τ5導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管Τ2-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第四開關(guān)管Τ4-第五開關(guān)管Τ5至直流電源負(fù)母線。第四工作模態(tài)，電流回路參見圖10:(第一、二電感L1、L2負(fù)向續(xù)流)第四開關(guān)管 T4導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第四開關(guān)管T4-第三二極管D3-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll至第四開關(guān)管T4。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于需求無功功率的場合時，電流回路參見圖7至圖12所示。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于需求無功功率的場合時的調(diào)制策略，對應(yīng)的六個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)，電流回路參見圖7 第一、三、六開關(guān)管T1、T3、T6導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管Tl-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第六開關(guān)管Τ6至直流電源負(fù)母線。第二工作模態(tài)，電流回路參見圖8 (第一、二電感Li、L2正向或負(fù)向續(xù)流)第三開關(guān)管Τ3和第四開關(guān)管Τ4導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管 Τ3-第四二極管D4-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2至第三開關(guān)管Τ3 ；或者電流的路徑為電流經(jīng)第四開關(guān)管Τ4-第三二極管D3-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll至第四開關(guān)管Τ4。這時由于在需求無功功率場合下，調(diào)制后的實(shí)際電壓U為正時，實(shí)際電流i可能為正也可能為負(fù)，因此需要保證上述兩個電流路徑均可以導(dǎo)通，即第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4同時保持導(dǎo)通狀態(tài)。第三工作模態(tài)，電流回路參見圖9 第二、四、五開關(guān)管T2、T4、T5導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管Τ2-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第四開關(guān)管Τ4-第五開關(guān)管Τ5至直流電源負(fù)母線。第四工作模態(tài)，電流回路參見圖10:(第一、二電感Li、L2負(fù)向或正向續(xù)流)第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管 T3-第四二極管D4-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2至第三開關(guān)管T3 ；或者電流的路徑為電流經(jīng)第四開關(guān)管T4-第三二極管D3-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll至第四開關(guān)管T4。第五工作模態(tài)，電流回路參見圖11 第一、三、六開關(guān)管Tl、T3、T6導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源負(fù)母線-第六二極管D6-第二電感L2-電網(wǎng) VG-第一電感Ll-第一二極管Dl至直流電源正母線。第六工作模態(tài)，電流回路參見圖12 第二、四、五開關(guān)管T2、T4、T5導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源負(fù)母線-第五二極管D5-第四二極管D4-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第二二極管D2至直流電源正母線。由于需求無功功率場合的上述六個工作模態(tài)的存在，因此每個開關(guān)管均需要反向并聯(lián)有一個二極管，以提供上述電流通道。參見圖14，該圖是本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于需求無功功率場合下的六個開關(guān)管的導(dǎo)通時序圖。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器應(yīng)用于需求無功功率的場合(電壓為正時電流可能為正也可能為負(fù)，電壓為負(fù)時電流可能為正也可能為負(fù))調(diào)制策略對應(yīng)六個開關(guān)管的導(dǎo)通時序所述第一、六開關(guān)管Tl、T6的導(dǎo)通時序信號由正弦波(即圖10中的電壓u調(diào)制波)和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管Tl、T6導(dǎo)通， 反之截止。所述第二、五開關(guān)管T2、T5的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管T2、T5導(dǎo)通，反之截止。所述第三開關(guān)管T3的導(dǎo)通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止。所述第四開關(guān)管T4的導(dǎo)通時序信號，由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止。本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器的每個開關(guān)管均反向并聯(lián)一個二極管，這樣本發(fā)明第二實(shí)施例所述單相逆變器就可以滿足單位功率因數(shù)場合和需求無功功率場合下的兩種調(diào)制策略。并且當(dāng)采用需求無功功率的調(diào)制策略時，即使所述單相逆變器當(dāng)前工作于單位功率因數(shù)狀態(tài)，也不需要進(jìn)行需求無功功率的調(diào)制策略向單位功率因數(shù)的調(diào)制策略切換。當(dāng)采用需求無功功率的調(diào)制策略時，所述單相逆變器當(dāng)前工作于單位功率因數(shù)狀態(tài)可以使用圖13所示的調(diào)制策略(具體調(diào)制策略參見前文所述)，也可以繼續(xù)用圖14所示的無功功率的調(diào)制策略。參見圖14，具體說明如下所述第一、六開關(guān)管Tl、T6的導(dǎo)通時序信號由所述正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管T1、T6導(dǎo)通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管Τ2、Τ5的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管Τ2、Τ5導(dǎo)通，反之截止；
所述第三開關(guān)管T3的導(dǎo)通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管T3導(dǎo)通，反之截止；所述第四開關(guān)管T4的導(dǎo)通時序信號，由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管T4導(dǎo)通，反之截止。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單相逆變器，其特征在于，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端； 第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連；第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第二端之間連接有交流負(fù)載；所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管，且第四開關(guān)管反向并聯(lián)第四二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器還包括第一電感、 第二電感和第二電容；所述第一開關(guān)管的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第二開關(guān)管的第二端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，對應(yīng)的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第四開關(guān)管-第五開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相逆變器，其特征在于，所述第一、六開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導(dǎo)通， 反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波負(fù)半周期時第三開關(guān)管截止；所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波負(fù)半周期時第四開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止。
5.一種單相逆變器，其特征在于，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端； 第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連；第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第二端之間連接有交流負(fù)載； 所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合和/或需求無功功率的場合時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管分別反向并聯(lián)第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四極管、第五二極管和第六二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器還包括第一電感、 第二電感和第二電容；所述第一開關(guān)管的輸出端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第二開關(guān)管的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器應(yīng)用于需求無功功率的場合時，對應(yīng)的六個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第二工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；或，電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第四開關(guān)管-第五開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第四工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管；或，電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；第五工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負(fù)母線-第六二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第一二極管至直流電源正母線；第六工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負(fù)母線-第五二極管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第二二極管至直流電源正母線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單相逆變器，其特征在于，所述第一、六開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導(dǎo)通， 反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，對應(yīng)的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第四二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第四開關(guān)管-第五開關(guān)管至直流電源負(fù)母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導(dǎo)通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第三二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第四開關(guān)管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單相逆變器，其特征在于，所述第一、六開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導(dǎo)通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波負(fù)半周期時第三開關(guān)管截止；或者，所述第三開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進(jìn)行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，在所述正弦波負(fù)半周期時第四開關(guān)管導(dǎo)通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止；或者，所述第四開關(guān)管的導(dǎo)通時序信號，由正弦波和三角波進(jìn)行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導(dǎo)通，反之截止。
全文摘要
一種單相逆變器，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負(fù)端；第三開關(guān)管的第一端與第二開關(guān)管的第二端相連，第三開關(guān)管的第二端與第四開關(guān)管的第二端相連；第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第二端之間連接有交流負(fù)載；所述單相逆變器應(yīng)用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管，且第四開關(guān)管反向并聯(lián)第四二極管。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種單相逆變器，使用的半導(dǎo)體數(shù)目較少，損耗較小，效率較高，成本低。
文檔編號H02M7/48GK102437757SQ201110327790
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者倪華, 岳秀梅, 汪洪亮 申請人:陽光電源股份有限公司