專利名稱：一種單相全橋逆變電路及其調(diào)制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單相全橋逆變電路，還涉及對該電路進行調(diào)制的方法。
背景技術：
如圖1所示，現(xiàn)有的單相逆變電路包括連接于直流輸入端的母線電容10、全橋變換電路100和濾波電路，全橋變換電路100的輸入端M、N連接在母線電容10的兩端、輸出端A、B連接在濾波電路的兩端，M與母線電容10的正極相連，N點與母線電容10的負極相連。濾波電路為LC濾波電路，全橋變換電路中LC濾波電路由電感L20、電容C30組成，全橋變換電路100的每個橋臂包括開關管(S1、S2、S3、S4，可以采用IGBT或MOS管等)和反向連接在開關管集電極和發(fā)射極兩端的二極管，第一橋臂開關管SI的發(fā)射極與第二橋臂開關管S2的集電極相連于點A，第三橋臂開關管S3的發(fā)射極與第四橋臂開關管S4的集電極相連于點B ;第一橋臂開關管SI的集電極與第三橋臂開關管S3的集電極相連于點M，第二橋臂開關管S2的發(fā)射極與第四橋臂開關管S4的發(fā)射極相連于點N。為了使輸出波形質(zhì)量好，開關動作次數(shù)少、降低損耗，現(xiàn)有單相逆變電路常采用單極性SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation正弦脈沖寬度調(diào)制)調(diào)制方式進行調(diào)制，具體調(diào)制方式如下:在調(diào)制波正半周，SI 一直導通，S3和S4處于高頻調(diào)制狀態(tài)，逆變回路為S1-負載-S4,續(xù)流回路為S1-負載-S3。在調(diào)制波負半周，S2 —直導通，S3和S4處于高頻調(diào)制狀態(tài)，逆變回路為S2-負載-S3，續(xù)流回路為S2-負載-S4。在現(xiàn)有單相逆變電路及其調(diào)制方法中，存在如下缺陷:全橋變換電路100的輸出端A、B兩點對母線中點會產(chǎn)生較大的共模電壓脈動，從而在接地回路中形成較大的共模漏電流，不僅增加了電路的損耗，而且對人身安全構成重大威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題之一是，提供一種單相全橋逆變電路，克服現(xiàn)有單相逆變電路存在共模電壓脈動和共模漏電流的缺陷。本發(fā)明要解決的技術問題之二是，提供一種單相全橋逆變電路的調(diào)制方法，克服現(xiàn)有單相逆變電路調(diào)制方法使單相逆變電路存在共模電壓脈動和共模漏電流的缺陷。本發(fā)明解決其技術問題之一所采用的技術方案是:構造一種單相全橋逆變電路，包括連接于直流輸入端的母線電容、全橋變換電路和濾波電路；該全橋變換電路的一個輸入端M連接該母線電容的正極，該全橋變換電路的另一個輸入端N連接該母線電容的負極；該全橋變換電路的輸出端A、B與該濾波電路連接；該全橋變換電路的每個橋臂包括開關管和反向連接在開關管集電極和發(fā)射極兩端的二極管，第一橋臂開關管的發(fā)射極與第二橋臂開關管的集電極相連于輸出點A，第三橋臂開關管的發(fā)射極與第四橋臂開關管的集電極相連于輸出點B ;第一橋臂開關管的集電極與第三橋臂開關管的集電極相連于輸入點M，第二橋臂開關管的發(fā)射極與第四橋臂開關管的發(fā)射極相連于輸入點N ；
其特征在于，該全橋逆變電路還包括第一逆阻型IGBT和第二逆阻型IGBT，該第一逆阻型IGBT的集電極與所述A點相連、發(fā)射極與所述B點相連，該第二逆阻型IGBT的發(fā)射極與所述A點相連、集電極與所述B點相連。在本發(fā)明的單相全橋逆變電路中，所述濾波電路為LC濾波電路或LCL濾波電路。在本發(fā)明的單相全橋逆變電路中，所述LCL濾波電路中的電感一的感抗與電感二的感抗相等。在本發(fā)明的單相全橋逆變電路中，所述第一橋臂開關管、第二橋臂開關管、第三橋臂開關管、第四橋臂開關管為相同型號開關管。本發(fā)明解決其技術問題之二所采用的技術方案是:提供一種單相全橋逆變電路的調(diào)制方法，所述單相全橋逆變電路包括連接于直流輸入端的母線電容、全橋變換電路和濾波電路；該全橋變換電路的一個輸入端M連接該母線電容的正極，該全橋變換電路的另一個輸入端N連接該母線電容的負極；該全橋變換電路的輸出端A、B與該濾波電路連接；該全橋變換電路的每個橋臂包括開關管和反向連接在開關管集電極和發(fā)射極兩端的二極管，第一橋臂開關管的發(fā)射極與第二橋臂開關管的集電極相連于輸出點A，第三橋臂開關管的發(fā)射極與第四橋臂開關管的集電極相連于輸出點B ;第一橋臂開關管的集電極與第三橋臂開關管的集電極相連于輸入點M，第二橋臂開關管的發(fā)射極與第四橋臂開關管的發(fā)射極相連于輸入點N ；該全橋逆變電路還包括第一逆阻型IGBT和第二逆阻型IGBT，該第一逆阻型IGBT的集電極與所述A點相連、發(fā)射極與所述B點相連，該第二逆阻型IGBT的發(fā)射極與所述A點相連、集電極與所述B點相連；其特征在于，所述方法包括:設所述全橋變換電路輸出電壓極性參考方向以A高于B為正方向；在輸出電壓正半周期，控制所述第二逆阻型IGBT —直導通；當輸出電流方向由A到B時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:所述第一橋臂開關管開通、第四橋臂開關管開通、第一逆阻型IGBT關斷時，電流由所述母線電容正極流向所述第一橋臂開關管，再經(jīng)過負載和所述濾波電路流向所述第四橋臂開關管，回到母線電容負極；當所述第一橋臂開關管關斷、第四橋臂開關管關斷、第一逆阻型IGBT開通時，電流通過所述第二逆阻型IGBT續(xù)流；當輸出電流方向由B到A時，在一個開關周期內(nèi)電流回路為:所述第一橋臂開關管開通、第四橋臂開關管開通、第一逆阻型IGBT關斷時，電流由母線電容負極流向所述第四橋臂的二極管，再經(jīng)過負載和濾波電路流向所述第一橋臂的二極管，回到所述母線電容正極；當所述第一橋臂開關管關斷、第四橋臂開關管關斷、第一逆阻型IGBT導通時，電流通過所述第一逆阻型IGBT續(xù)流；在輸出電壓負半周期，控制所述第一逆阻型IGBT —直導通；當輸出電流由A到B時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:所述第二橋臂開關管開通、第三橋臂開關管開通、第二逆阻型IGBT關斷時，電流由所述母線電容負極到所述第二橋臂的二極管，經(jīng)負載和所述濾波電路到第三橋臂的二極管，回到母線電容正極；當所述第二橋臂開關管關斷、第三橋臂開關管關斷、第二逆阻型IGBT導通時，電流經(jīng)過第二逆阻型IGBT續(xù)流；當輸出電流由B到A時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:所述第二橋臂開關管開通、第三橋臂開關管開通、第二逆阻型IGBT關斷時，電流由所述母線電容正極到第三橋臂開關管，再經(jīng)過負載和所述濾波電路流向第二橋臂開關管，回到母線電容負極；當?shù)诙虮坶_關管關斷、第三橋臂開關管關斷、第二逆阻型IGBT導通時，電流經(jīng)過所述第一逆阻型IGBT續(xù)流。在本發(fā)明的單相全橋逆變電路的調(diào)制方法中，所述濾波電路為LC濾波電路或LCL濾波電路。在本發(fā)明的單相全橋逆變電路的調(diào)制方法中，所述LCL濾波電路中的電感一的感抗與電感二的感抗相等。在本發(fā)明的單相全橋逆變電路的調(diào)制方法中，所述第一橋臂開關管、第二橋臂開關管、第三橋臂開關管、第四橋臂開關管為相同型號開關管。實施本發(fā)明的單相全橋逆變電路及其調(diào)制方法，與現(xiàn)有技術比較，其有益效果是:1.由于單相全橋逆變電路增加了第一、第二逆阻型IGBT，使續(xù)流回路只經(jīng)過該第一、第二逆阻型IGBT，續(xù)流回路的導通損耗將更小，因而提高了整個逆變器的效率；2.當?shù)谝粯虮坶_關管、第二橋臂開關管、第三橋臂開關管、第四橋臂開關管選擇相同型號開關管時，可使該第一、二、三、四橋臂開關管的電流波形對稱，在續(xù)流回路A，B兩點的電位被鉗位在母線中點，可有效抑制共模電壓的脈動；3.結構簡單，調(diào)制效果好。


圖1是現(xiàn)有單相全橋逆變電路圖。圖2是本發(fā)明單相全橋逆變電路的電路圖。圖3至圖10是本發(fā)明單相全橋逆變電路的調(diào)制方法中單相全橋逆變電路的電路流向示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖2所示，本發(fā)明單相全橋逆變電路包括連接于直流輸入端的母線電容10、全橋變換電路100、LCL濾波器和逆阻型IGBT — S5和S6。其中:LCL濾波器包括依次串聯(lián)連接的電感20、電容30和電感50 (在其他實施例中，可以采用LC濾波器代替LCL濾波器，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的)。全橋變換電路100的一個輸入端M連接母線電容10的正極，另一個輸入端N連接母線電容10的負極。全橋變換電路100的輸出端A、B兩點通過電感20和電感50與該LC濾波器連接。全橋變換電路100的每個橋臂包括開關管(可采用IGBT、M0S管等)和反向連接在開關管集電極和發(fā)射極兩端的二極管。第一橋臂開關管SI的發(fā)射極與第二橋臂開關管S2的集電極相連于輸出點A，第三橋臂開關管S3的發(fā)射極與第四橋臂開關管S4的集電極相連于輸出點B ;第一橋臂開關管SI的集電極與第三橋臂開關管S3的集電極相連于輸入點M,第二橋臂開關管S2的發(fā)射極與第四橋臂開關管S4的發(fā)射極相連于輸入點N。逆阻型IGBT - S5的集電極與A點相連、發(fā)射極與B點相連，逆阻型IGBT — S6的發(fā)射極與A點相連、集電極與B點相連。選取電感20的感抗與電感50的感抗相等，可以保持輸出點A和B的共模回路阻抗參數(shù)的對稱性，有利于進一步抑制共模漏電流。選取第一橋臂開關管S1、第二橋臂開關管S2、第三橋臂開關管S3、第四橋臂開關管S4為相同型號開關管，可以更好地抑制共模電壓的脈動。本發(fā)明一種單相全橋逆變電路的調(diào)制方法的單相全橋逆變電路如上述本發(fā)明的單相全橋逆變電路，設全橋變換電路輸出電壓極性參考方向以A高于B為正方向(全橋變換電路輸出電壓極性正方向的假設只是為了描述的方便，在設全橋變換電路輸出電壓極性參考方向以B高于A為正方向時,本發(fā)明方法的調(diào)制效果也完全一樣)。本發(fā)明的方法包括:在輸出電壓正半周期，控制逆阻型IGBT — S6—直導通。當輸出電流方向由A到B時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:第一橋臂開關管SI開通、第四橋臂開關管S4開通、第一逆阻型IGBT-S5關斷時，電流由母線電容10正極流向第一橋臂開關管SI，再經(jīng)過負載60 (連接在電容30兩端)和LC濾波器流向第四橋臂開關管S4，回到母線電容10的負極。當?shù)谝粯虮坶_關管SI關斷、第四橋臂開關管S4關斷、第一逆阻型IGBT - S5開通時，電流通過逆阻型IGBT - S6續(xù)流。當輸出電流方向由B到A時，在一個開關周期內(nèi)電流回路為:第一橋臂開關管SI開通、第四橋臂開關管S4開通、逆阻型IGBT - S5關斷時，電流由母線電容10的負極流向第四橋臂S4的二極管，再經(jīng)過負載60和LC濾波器流向第一橋臂的二極管，回到母線電容10的正極；當?shù)谝粯虮坶_關管SI關斷、第四橋臂開關管S4關斷、逆阻型IGBT - S5導通時，電流通過逆阻型IGBT — S5續(xù)流。在輸出電壓負半周期，控制逆阻型IGBT - S5 一直導通。當輸出電流由A到B時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:第二橋臂開關管S2開通、第三橋臂開關管S3開通、逆阻型IGBT - S6關斷時，電流由母線電容10的負極到第二橋臂的二極管，經(jīng)負載60和LC濾波器到第三橋臂的二極管，回到母線電容10的正極。當?shù)诙虮坶_關管S2關斷、第三橋臂開關管S3關斷、逆阻型IGBT - S6導通時，電流經(jīng)過逆阻型IGBT — S6續(xù)流；當輸出電流由B到A時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:第二橋臂開關管S2開通、第三橋臂開關管S3開通、逆阻型IGBT - S6關斷時，電流由母線電容10的正極到第三橋臂開關管S3，再經(jīng)過負載60和LC濾波器流向第二橋臂開關管S2，回到母線電容10的負極。當?shù)诙虮坶_關管S2關斷、第三橋臂開關管S3關斷、逆阻型IGBT - S6導通時，電流經(jīng)過逆阻型IGBT — S5續(xù)流。
權利要求
1.一種單相全橋逆變電路，包括連接于直流輸入端的母線電容、全橋變換電路和濾波電路； 該全橋變換電路的一個輸入端M連接該母線電容的正極，該全橋變換電路的另一個輸入端N連接該母線電容的負極；該全橋變換電路的輸出端A、B與該濾波電路連接； 該全橋變換電路的每個橋臂包括開關管和反向連接在開關管集電極和發(fā)射極兩端的二極管，第一橋臂開關管的發(fā)射極與第二橋臂開關管的集電極相連于輸出點A，第三橋臂開關管的發(fā)射極與第四橋臂開關管的集電極相連于輸出點B ;第一橋臂開關管的集電極與第三橋臂開關管的集電極相連于輸入點M，第二橋臂開關管的發(fā)射極與第四橋臂開關管的發(fā)射極相連于輸入點N ； 其特征在于，該全橋逆變電路還包括第一逆阻型IGBT和第二逆阻型IGBT，該第一逆阻型IGBT的集電極與所述A點相連、發(fā)射極與所述B點相連，該第二逆阻型IGBT的發(fā)射極與所述A點相連、集電極與所述B點相連。
2.如權利要求 1所述的單相全橋逆變電路，其特征在于，所述濾波電路為LC濾波電路或LCL濾波電路。
3.如權利要求2所述的單相全橋逆變電路，其特征在于，所述LCL濾波電路中的電感一的感抗與電感二的感抗相等。
4.如權利要求1至3之一所述的單相全橋逆變電路，其特征在于，所述第一橋臂開關管、第二橋臂開關管、第三橋臂開關管、第四橋臂開關管為相同型號開關管。
5.一種單相全橋逆變電路的調(diào)制方法，所述全橋逆變電路如權利要求1所述；其特征在于，所述方法包括: 設所述全橋變換電路輸出電壓極性參考方向以A高于B為正方向； 在輸出電壓正半周期，控制所述第二逆阻型IGBT —直導通；當輸出電流方向由A到B時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:所述第一橋臂開關管開通、第四橋臂開關管開通、第一逆阻型IGBT關斷時，電流由所述母線電容正極流向所述第一橋臂開關管，再經(jīng)過負載和所述濾波電路流向所述第四橋臂開關管，回到母線電容負極；當所述第一橋臂開關管關斷、第四橋臂開關管關斷、第一逆阻型IGBT開通時，電流通過所述第二逆阻型IGBT續(xù)流；當輸出電流方向由B到A時，在一個開關周期內(nèi)電流回路為:所述第一橋臂開關管開通、第四橋臂開關管開通、第一逆阻型IGBT關斷時，電流由母線電容負極流向所述第四橋臂的二極管，再經(jīng)過負載和濾波電路流向所述第一橋臂的二極管，回到所述母線電容正極；當所述第一橋臂開關管關斷、第四橋臂開關管關斷、第一逆阻型IGBT導通時，電流通過所述第一逆阻型IGBT續(xù)流； 在輸出電壓負半周期，控制所述第一逆阻型IGBT —直導通；當輸出電流由A到B時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:所述第二橋臂開關管開通、第三橋臂開關管開通、第二逆阻型IGBT關斷時，電流由所述母線電容負極到所述第二橋臂的二極管，經(jīng)負載和所述濾波電路到第三橋臂的二極管，回到母線電容正極；當所述第二橋臂開關管關斷、第三橋臂開關管關斷、第二逆阻型IGBT導通時，電流經(jīng)過第二逆阻型IGBT續(xù)流；當輸出電流由B到A時，在一個開關周期內(nèi)的電流回路為:所述第二橋臂開關管開通、第三橋臂開關管開通、第二逆阻型IGBT關斷時，電流由所述母線電容正極到第三橋臂開關管，再經(jīng)過負載和所述濾波電路流向第二橋臂開關管，回到母線電容負極；當?shù)诙虮坶_關管關斷、第三橋臂開關管關斷、第二逆阻型IGBT導通時，電流經(jīng)過所述第一逆阻型IGBT續(xù)流。
6.如權利要求5所述的單相全橋逆變電路的調(diào)制方法，其特征在于，所述濾波電路為LC濾波電路或LCL濾波電路。
7.如權利要求6所述的單相全橋逆變電路的調(diào)制方法，其特征在于，所述LCL濾波電路中的電感一的感抗與電感二的感抗相等。
8.如權利要求5至7之一所述的單相全橋逆變電路的調(diào)制方法，其特征在于，所述第一橋臂開關管、第 二橋臂開關管、第三橋臂開關管、第四橋臂開關管為相同型號開關管。
全文摘要
一種單相全橋逆變電路及其電流調(diào)制方法，電路包括母線電容、全橋變換電路、濾波電路和第一、二逆阻型IGBT；變換電路輸入端M、N對應連接母線電容正、負極、輸出端A、B連接濾波電路；IGBT一集電極、發(fā)射極及IGBT二發(fā)射極、集電極對應連接A、B點；變換電路各橋臂包括開關管與反接的二極管，橋臂一發(fā)射極與橋臂二集電極連接點A，橋臂三發(fā)射極與橋臂四集電極連接點B；橋臂一集電極與橋臂三集電極連接點M，橋臂二發(fā)射極與橋臂四發(fā)射極連接點N；方法基于上述電路進行，在輸出電壓正半周控制IGBT二導通，負半周控制IGBT一導通。本發(fā)明提高了逆變器效率，可有效抑制共模電壓的脈動，調(diào)制效果好。
文檔編號H02M7/5387GK103117673SQ20131003745
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權日2013年1月30日
發(fā)明者曾建友, 陳高, 曹曉生 申請人:深圳市禾望電氣有限公司