專利名稱：一種高效逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及逆變電源的技術(shù)領(lǐng)域，尤指涉及一種高效逆變器。
背景技術(shù)：
逆變器是一種電能轉(zhuǎn)換裝置，主要實現(xiàn)由直流到交流的能量轉(zhuǎn)換。并網(wǎng)逆變器包括光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)能并網(wǎng)逆變器、燃料電池并網(wǎng)逆變器等。并網(wǎng)逆變器能將可再生能源產(chǎn)生的能量高效能的轉(zhuǎn)換為可并接至市電的與市電同頻率、同相位的交流電。按其電路形式來劃分半橋逆變電源及全橋逆變電源。其中，全橋逆變器電源的控制方式有兩種單極性PWM調(diào)制，雙極性PWM調(diào)制。雙極性PWM調(diào)制同一橋臂的兩個開關(guān)管互補驅(qū)動，由于開關(guān)管導(dǎo)通、截止特性的不一致性以及死區(qū)時間的控制電路參數(shù)的不一致， 可能導(dǎo)致同一橋臂的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，進而導(dǎo)致開關(guān)管損壞。單極性PWM控制有在市電正負(fù)半周都只有一個開關(guān)管作高頻切換，導(dǎo)致輸出電感的利用率下降，進而降低了逆變器電源的效率；同時，該種控制方式的DC EMI (直流電磁干擾)問題也很突出。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適于提升逆變器效率并改善直流電磁干擾的高效逆變器。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種高效逆變器，其特點是包括四個逆變晶體管Si、S2、S3和S4、兩個續(xù)流晶體管S5和S6、兩個二極管Dl和D2和兩個濾波電感Ll和L2 ；第一、第二逆變晶體管S1、S2的電流輸入端與直流電源SG的正極相連，第一逆變晶體管Sl的電流輸出端同時與第三逆變晶體管S3和第一續(xù)流晶體管S5的電流輸入端相連，第三、第四逆變晶體管S3、S4的電流輸出端與直流電源SG的負(fù)極相連，第二逆變晶體管S2的電流輸出端同時與第二續(xù)流晶體管S6的電流輸入端和第二濾波電感L2的內(nèi)側(cè)接線端相連，第二續(xù)流晶體管S6的電流輸出端同時與第四逆變晶體管S4的電流輸入端和第一二極管Dl的陽極相連；第一逆變晶體管Sl的電流輸出端同時與第一二極管Dl的陰極和第一濾波電感Ll的內(nèi)側(cè)接線端相連，第一、第二濾波電感Li、L2的外側(cè)端為交流電源輸出端；第一續(xù)流晶體管S5的電流輸出端與第二二極管D2的陽極相連，第二二極管D2的陰極與第二濾波電感L2的內(nèi)側(cè)接線端相連。進一步，所述直流電源SG的正、負(fù)極兩端設(shè)有濾波電容Cl，用于降低逆變環(huán)節(jié)輸入紋波。直流電源SG為直流能量產(chǎn)生裝置，例如太陽能面板、風(fēng)能、燃料電池等。進一步，所述第一、第四逆變晶體管Si、S4的控制端分別經(jīng)一調(diào)制電路與一微控制器MCU的第一高頻脈沖信號輸出端相連，所述第二、第三逆變晶體管S2、S3的控制端分別經(jīng)調(diào)制電路與微控制器MCU的第二高頻脈沖信號輸出端相連；所述兩個續(xù)流晶體管S5和 S6分別與微控制器MCU的兩個工頻脈沖信號輸出端相連；所述第一濾波電感Ll和第二濾波電感L2的外側(cè)端接交流負(fù)載Grid。進一步，所述調(diào)制電路用于將微控制器MCU輸出的高頻脈沖信號與一正弦信號調(diào)制成用于驅(qū)動所述四個逆變晶體管S1、S2、S3和S4的高頻觸發(fā)信號；所述正弦信號與所述交流負(fù)載Grid上的交流電源Vgrid同頻率且同相位。工作時，所述微控制器MCU使第一續(xù)流晶體管S5導(dǎo)通半個工頻周期，同時使第一、 第四逆變晶體管Si、S4和第二續(xù)流晶體管S6截止，并使第二、第三逆變晶體管S2、S3在所述高頻觸發(fā)信號的同步觸發(fā)下作高頻同步切換，以使第一、第二濾波電感Li、L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之正半周；然后所述微控制器MCU使第二續(xù)流晶體管S6導(dǎo)通半個工頻周期，同時使第二、第三逆變晶體管S2、S3和第一續(xù)流晶體管S5截止，第一、第四逆變晶體管S1、S4在所述高頻觸發(fā)信號的同步觸發(fā)下作高頻同步切換，以使第一、第二濾波電感Li、 L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之負(fù)半周，如此反復(fù)。進一步，在所述第一、第二濾波電感L1、L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之正半周期間，當(dāng)所述高頻觸發(fā)信號為高電平時，第二、第三逆變晶體管S2、S3導(dǎo)通，直流電源SG的正極、第二逆變晶體管S2、第二濾波電感L2、交流負(fù)載Grid、第一濾波電感Li、第三變晶體管S3和直流電源SG的負(fù)極依次構(gòu)成電流回路；當(dāng)高頻觸發(fā)信號為低電平時，第二、第三逆變晶體管S2、S3截止，第二濾波電感L2、交流負(fù)載Grid、第一濾波電感Li、第一續(xù)流晶體管 S5和第二二極管D2依次構(gòu)成續(xù)流回路。在所述第一、第二濾波電感L1、L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之負(fù)半周期間，當(dāng)高頻觸發(fā)信號為高電平時，第一、第四逆變晶體管Si、S4導(dǎo)通，直流電源SG的正極、第一逆變晶體管Si、第一濾波電感Li、交流負(fù)載Grid、第二濾波電感L2、第四變晶體管S4和直流電源SG的負(fù)極依次構(gòu)成電流回路；當(dāng)高頻脈沖信號為低電平時，第一、第四逆變晶體管Si、 S4截止，第一濾波電感Li、交流負(fù)載Grid、第二濾波電感L2、第二續(xù)流晶體管S6和第一二極管Dl依次構(gòu)成續(xù)流回路。本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(1)本實用新型的高效逆變器相對于傳統(tǒng)全橋電路，在每個橋臂上都增加了一個高頻晶體管，使得無論在正半周或負(fù)半周，兩個電感同時工作，在提高電感利用率的同時，改善了 DC EMI問題。相對于傳統(tǒng)逆變電路結(jié)構(gòu)而言，該結(jié)構(gòu)提高了電感的利用率，減小了續(xù)流路徑，進而提升了整機效率; 同時降低了機器的DC EMI，使得逆變器各方面性能提升。O)、由于續(xù)流裝置的引入，使得儲能裝置(即電容Cl)不參與續(xù)流過程，圖1中的A、B兩點的電位在續(xù)流過程中電位保持基本相等，且逆變狀態(tài)與續(xù)流狀態(tài)A、B兩點電位變化量較小，這降低了 DC EMI問題。(3)、 本實用新型中的逆變裝置采用的四個晶體管皆作高頻切換，這使得無論在正負(fù)半周，兩個濾波電感Ll和L2的內(nèi)側(cè)接線端的電位都呈高頻脈沖，其外側(cè)接線端為市電，這提高了濾波電感的利用率。G)、本實用新型引入續(xù)流回路，使得續(xù)流回路變短，從而降低損耗提升了效率。在市電正和負(fù)半周都會有兩個晶體管做高頻切換，相應(yīng)的低頻晶體管與二極管做續(xù)流。 在市電正或負(fù)半周會有一個低頻晶體管參與能量轉(zhuǎn)換。所有晶體管的寄生二極管皆不參與能量轉(zhuǎn)換及續(xù)流。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細(xì)的說明，其中圖1為實施例中的高效逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖2為實施例中的高效逆變器的控制部分的電路框圖；圖3為實施例中的高效逆變器工作時各部件上的波形圖；圖4為實施例中的高效逆變器輸出正半周交流電時的電流回路示意圖；圖5為實施例中的高效逆變器輸出正半周交流電時的續(xù)流回路示意圖；圖6為實施例中的高效逆變器輸出負(fù)半周交流電時的電流回路示意圖；圖7為實施例中的高效逆變器輸出負(fù)半周交流電時的續(xù)流回路示意圖。
具體實施方式
見圖1-7，本實施例的高效逆變器包括為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種高效逆變器，其特點是包括四個逆變晶體管S1、S2、S3和S4、兩個續(xù)流晶體管S5和 S6、兩個二極管Dl和D2和兩個濾波電感Ll和L2 ；第一、第二逆變晶體管Si、S2的電流輸入端與直流電源SG的正極相連，第一逆變晶體管Sl的電流輸出端同時與第三逆變晶體管 S3和第一續(xù)流晶體管S5的電流輸入端相連，第三、第四逆變晶體管S3、S4的電流輸出端與直流電源SG的負(fù)極相連，第二逆變晶體管S2的電流輸出端同時與第二續(xù)流晶體管S6的電流輸入端和第二濾波電感L2的內(nèi)側(cè)接線端相連，第二續(xù)流晶體管S6的電流輸出端同時與第四逆變晶體管S4的電流輸入端和第一二極管Dl的陽極相連；第一逆變晶體管Sl的電流輸出端同時與第一二極管Dl的陰極和第一濾波電感Ll的內(nèi)側(cè)接線端相連，第一、第二濾波電感Li、L2的外側(cè)端為交流電源輸出端；第一續(xù)流晶體管S5的電流輸出端與第二二極管 D2的陽極相連，第二二極管D2的陰極與第二濾波電感L2的內(nèi)側(cè)接線端相連。所述直流電源SG的正、負(fù)極兩端設(shè)有濾波電容Cl。所述第一、第四逆變晶體管Si、S4的控制端分別經(jīng)一調(diào)制電路與一微控制器MCU 的第一高頻脈沖信號輸出端相連，所述第二、第三逆變晶體管S2、S3的控制端分別經(jīng)調(diào)制電路與微控制器MCU的第二高頻脈沖信號輸出端相連；所述兩個續(xù)流晶體管S5和S6分別與微控制器MCU的兩個工頻脈沖信號輸出端相連；所述第一濾波電感Ll和第二濾波電感 L2的外側(cè)端接交流負(fù)載Grid ；所述調(diào)制電路用于將微控制器MCU輸出的高頻脈沖信號與一正弦信號調(diào)制成用于驅(qū)動所述四個逆變晶體管S1、S2、S3和S4的高頻觸發(fā)信號；所述正弦信號與所述交流負(fù)載Grid上的交流電源Vgrid同頻率且同相位。工作時，所述微控制器MCU使第一續(xù)流晶體管S5導(dǎo)通半個工頻周期，同時使第一、 第四逆變晶體管Si、S4和第二續(xù)流晶體管S6截止，并使第二、第三逆變晶體管S2、S3在所述高頻觸發(fā)信號的同步觸發(fā)下作高頻同步切換(即在截止和導(dǎo)通兩種狀態(tài)之間作高頻同步切換)，以使第一、第二濾波電感Li、L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之正半周；然后所述微控制器MCU使第二續(xù)流晶體管S6導(dǎo)通半個工頻周期，同時使第二、第三逆變晶體管S2、 S3和第一續(xù)流晶體管S5截止，第一、第四逆變晶體管S1、S4在所述高頻觸發(fā)信號的同步觸發(fā)下作高頻同步切換，以使第一、第二濾波電感L1、L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之負(fù)半周，如此反復(fù)。在所述第一、第二濾波電感L1、L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之正半周期間，當(dāng)所述高頻觸發(fā)信號為高電平時，第二、第三逆變晶體管S2、S3導(dǎo)通，直流電源SG的正極、第二逆變晶體管S2、第二濾波電感L2、交流負(fù)載Grid、第一濾波電感Li、第三變晶體管S3和直流電源SG的負(fù)極依次構(gòu)成電流回路；當(dāng)高頻觸發(fā)信號為低電平時，第二、第三逆變晶體管S2、S3截止，第二濾波電感L2、交流負(fù)載Grid、第一濾波電感Li、第一續(xù)流晶體管S5和第二二極管D2依次構(gòu)成續(xù)流回路。在所述第一、第二濾波電感L1、L2的外側(cè)端輸出交流電源Vgrid之負(fù)半周期間，當(dāng)高頻觸發(fā)信號為高電平時，第一、第四逆變晶體管Si、S4導(dǎo)通，直流電源SG的正極、第一逆變晶體管Si、第一濾波電感Li、交流負(fù)載Grid、第二濾波電感L2、第四變晶體管S4和直流電源SG的負(fù)極依次構(gòu)成電流回路；當(dāng)高頻脈沖信號為低電平時，第一、第四逆變晶體管Si、 S4截止，第一濾波電感Li、交流負(fù)載Grid、第二濾波電感L2、第二續(xù)流晶體管S6和第一二極管Dl依次構(gòu)成續(xù)流回路。作為最優(yōu)的實施方式，以提高逆變器的效率，所述四個逆變晶體管Si、S2、S3、S4 選用同一型號的MOS管作為開關(guān)器件，兩個續(xù)流晶體管S5、S6則選擇IGBT管作為開關(guān)器件。所述四個逆變晶體管Si、S2、S3和S4的控制端為所述MOS管的柵極，兩個續(xù)流晶體管S5和S6的控制端為所述IGBT管的柵極，所述四個逆變晶體管S1、S2、S3和S4的電流輸出端為MOS管的源極，兩個續(xù)流晶體管S5和S6的電流輸出端為IGBT管的發(fā)射極，所述四個逆變晶體管Si、S2、S3和S4的電流輸入端為MOS管的漏極，兩個續(xù)流晶體管S5和S6 的電流輸入端為IGBT管的集電極。作為其他實施方式，所述四個逆變晶體管S1、S2、S3和S4和兩個續(xù)流晶體管S5和 S6可都為同一型號的MOS管或IGBT管。所述高頻脈沖信號為ΙΟ-ΙΟΟΚΗζ的高頻脈沖信號。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權(quán)利要求1.一種高效逆變器，其特征在于包括四個逆變晶體管(S1、S2、S3和S4)、兩個續(xù)流晶體管(S5和S6)、兩個二極管(Dl和擬)和兩個濾波電感(Li和L2)；第一、第二逆變晶體管(S1、S2)的電流輸入端與直流電源(SG)的正極相連，第一逆變晶體管(Si)的電流輸出端同時與第三逆變晶體管(S3)和第一續(xù)流晶體管(S5)的電流輸入端相連，第三、第四逆變晶體管(S3、S4)的電流輸出端與直流電源(SG)的負(fù)極相連，第二逆變晶體管(S》的電流輸出端同時與第二續(xù)流晶體管(S6)的電流輸入端和第二濾波電感 (L2)的內(nèi)側(cè)接線端相連，第二續(xù)流晶體管(S6)的電流輸出端同時與第四逆變晶體管(S4) 的電流輸入端和第一二極管(Dl)的陽極相連；第一逆變晶體管(Si)的電流輸出端同時與第一二極管(Dl)的陰極和第一濾波電感 (Li)的內(nèi)側(cè)接線端相連，第一、第二濾波電感(L1、U)的外側(cè)端為交流電源輸出端；第一續(xù)流晶體管(SO的電流輸出端與第二二極管(擬)的陽極相連，第二二極管(D2) 的陰極與第二濾波電感(L2)的內(nèi)側(cè)接線端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效逆變器，其特征在于所述第一、第四逆變晶體管 (S1、S4)的控制端分別經(jīng)一調(diào)制電路與一微控制器(MCU)的第一高頻脈沖信號輸出端相連，所述第二、第三逆變晶體管(S2、S;3)的控制端分別經(jīng)調(diào)制電路與微控制器(MCU)的第二高頻脈沖信號輸出端相連；所述兩個續(xù)流晶體管(S5和S6)分別與微控制器(MCU)的兩個工頻脈沖信號輸出端相連；所述第一濾波電感(Li)和第二濾波電感(U)的外側(cè)端接交流負(fù)載(Grid)。
專利摘要本實用新型涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、適于提升逆變器效率并改善直流電磁干擾的高效逆變器，其包括四個逆變晶體管、兩個續(xù)流晶體管、兩個二極管和兩個濾波電感；工作時，微控制器使第一續(xù)流晶體管導(dǎo)通半個工頻周期，同時使第一、第四逆變晶體管和第二續(xù)流晶體管截止，并使第二、第三逆變晶體管在所述高頻觸發(fā)信號的同步觸發(fā)下作高頻同步切換，以使第一、第二濾波電感的外側(cè)端輸出交流電源之正半周；然后所述微控制器使第二續(xù)流晶體管導(dǎo)通半個工頻周期，同時使第二、第三逆變晶體管和第一續(xù)流晶體管截止，第一、第四逆變晶體管在所述高頻觸發(fā)信號的同步觸發(fā)下作高頻同步切換，以使第一、第二濾波電感的外側(cè)端輸出交流電源之負(fù)半周，如此反復(fù)。
文檔編號H02M7/5387GK202085090SQ20112005172
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者丁永強 申請人:深圳格瑞特新能源有限公司