本發(fā)明涉及逆變器領(lǐng)域，尤其一種八開關(guān)逆變器及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的加劇，對清潔能源的需求越來越迫切，新能源發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，逆變器則是新能源發(fā)電必不可少的重要組成部分。光伏發(fā)電是一種典型的新能源發(fā)電形式，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電池板發(fā)出的電能為直流電，然而我國民用電網(wǎng)基本是交流電網(wǎng)，且民用電力的負(fù)載也大多為交流負(fù)載，因此太陽能電池板發(fā)出的直流電不適合直接用于日常供電，需要將直流電轉(zhuǎn)化為與民用電力相匹配的交流電，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性。逆變器通過電路中開關(guān)的切換，將新能源發(fā)電產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為和交流電網(wǎng)同頻率同相位的交流電，與交流電網(wǎng)相連接，向電網(wǎng)輸送能量，從而保證新能源發(fā)電所產(chǎn)生電能的可靠利用。

現(xiàn)有技術(shù)中的全橋逆變器，如圖1所示，電路中一共有八個開關(guān)和兩個電感。八個開關(guān)分別為可控單向開關(guān)So1、二極管Do1、可控單向開關(guān)So2、二極管Do2、可控單向開關(guān)So3、二極管Do3、可控單向開關(guān)So4、二極管Do4，可控單向開關(guān)可以通過驅(qū)動信號的高、低電平控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，且開關(guān)導(dǎo)通時電流只能單方向流動，二極管Do1、二極管Do2、二極管Do3、二極管Do4四個開關(guān)為不可控單向開關(guān)，不可控單向開關(guān)不需要驅(qū)動信號進(jìn)行控制，只要其承受正向電壓，開關(guān)即導(dǎo)通，否則開關(guān)關(guān)斷，且開關(guān)導(dǎo)通時電流只能單方向流動。電感為L1和L2，起到了濾波的作用。

全橋逆變器中，可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So4的驅(qū)動信號相同，兩個開關(guān)同時導(dǎo)通和關(guān)斷，可控單向開關(guān)So2、可控單向開關(guān)So3的驅(qū)動信號相同，兩個開關(guān)同時導(dǎo)通和關(guān)斷，且可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So4和可控單向開關(guān)So2、可控單向開關(guān)So3交替導(dǎo)通，即可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So4導(dǎo)通時可控單向開關(guān)So2、可控單向開關(guān)So3關(guān)斷，可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So4關(guān)斷時可控單向開關(guān)So2、可控單向開關(guān)So3導(dǎo)通。U_DC為輸入直流電壓，電壓極性始終要上正下負(fù)，u_AC為輸出交流電壓，當(dāng)可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So4導(dǎo)通時u_AC電壓極性上正下負(fù)，當(dāng)可控單向開關(guān)So2、可控單向開關(guān)So3導(dǎo)通時u_AC電壓極性上負(fù)下正，因此u_AC的大小和方向隨時間變化，全橋逆變器實(shí)現(xiàn)了直流電到交流電的電能變換。

從全橋逆變器的電路圖可以看出，可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So2串聯(lián)后直接和輸入直流電U_DC并聯(lián)，同樣開關(guān)可控單向開關(guān)So3、可控單向開關(guān)So4串聯(lián)后也直接和輸入直流電U_DC并聯(lián)。在可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So4關(guān)斷、可控單向開關(guān)So2、可控單向開關(guān)So3導(dǎo)通的瞬間，以及可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So4導(dǎo)通，可控單向開關(guān)So2、可控單向開關(guān)So3關(guān)斷的瞬間，因?yàn)殚_關(guān)的不可靠導(dǎo)通和關(guān)斷，會導(dǎo)致極短時間內(nèi)可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So2的同時導(dǎo)通和可控單向開關(guān)So3、可控單向開關(guān)So4的同時導(dǎo)通，這就會造成輸入直流電U_DC的瞬間短路，會在可控單向開關(guān)So1、可控單向開關(guān)So2的串聯(lián)支路以及可控單向開關(guān)So3、可控單向開關(guān)So4的串聯(lián)支路中產(chǎn)生極大的電流，對開關(guān)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，影響了逆變器的可靠性和工作時的安全性。

因此，全橋逆變電路需要給電路中開關(guān)的驅(qū)動信號設(shè)置死區(qū)以避免瞬間短路，即在對驅(qū)動信號由低電平變?yōu)楦唠娖降臅r刻進(jìn)行短時間的延遲，從而導(dǎo)致兩方面的缺點(diǎn)，一是設(shè)置死區(qū)增加了逆變器控制的復(fù)雜程度，二是死區(qū)會導(dǎo)致逆變器輸出的交流電壓和電流發(fā)生畸變，降低逆變器向電網(wǎng)輸送的電能質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中全橋逆變電路需要給電路中開關(guān)的驅(qū)動信號設(shè)置死區(qū)以避免瞬間短路，即在對驅(qū)動信號由低電平變?yōu)楦唠娖降臅r刻進(jìn)行短時間的延遲問題，因此，在此提供一種八開關(guān)逆變器及其控制方法。

一種八開關(guān)逆變器，其特征在于，包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)、第六開關(guān)、第七開關(guān)、第八開關(guān)；

所述第一開關(guān)和第二開關(guān)的輸出端連接，所述第三開關(guān)和第四開關(guān)的輸入端連接，所述第五開關(guān)和第六開關(guān)的輸出端連接，所述第七開關(guān)和第八開關(guān)的輸入端連接；

所述第一開關(guān)的輸入端、第三開關(guān)的輸出端、第五開關(guān)的輸入端和第七開關(guān)的輸出端連接后并與直流源的正極或負(fù)極連接；

所述第二開關(guān)的輸入端、第四開關(guān)的輸出端、第六開關(guān)的輸入端、第八開關(guān)的輸出端連接后與直流源的另一極連接。

進(jìn)一步地，還包括第一電感、第二電感、第三電感、第四電感；

所述第一電感一端和第二電感的一端連接后作為交流輸出的一端，第一電感的另一端與第一開關(guān)的輸出端連接；所述第二電感的另一端與第三開關(guān)的輸入端連接；

所述第三電感的一端和第四電感的一端連接作為交流輸出的另一端，第三電感的另一端與第五開關(guān)的輸出端連接，第四電感的另一端和第七開關(guān)的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)的驅(qū)動端、第三開關(guān)的驅(qū)動端、第六開關(guān)的驅(qū)動端、第八開關(guān)的驅(qū)動端連接作為第一驅(qū)動端，所述第二開關(guān)的驅(qū)動端、第四開關(guān)的驅(qū)動端、第五開關(guān)的驅(qū)動端、第七開關(guān)的驅(qū)動端連接作為第二驅(qū)動端。

進(jìn)一步地，所述第一驅(qū)動端和第二驅(qū)動端啟閉互補(bǔ)。

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)、第六開關(guān)、第七開關(guān)、第八開關(guān)均為可控單向開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述直流源為光伏面板。

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)的輸入端、第三開關(guān)的輸出端、第五開關(guān)的輸入端和第七開關(guān)的輸出端連接后并與直流源的正極連接。

進(jìn)一步地，還包括電磁干擾濾波器，所述電磁干擾濾波器包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電磁干擾濾波器的第一輸入端與第一電感和第二電感的連接點(diǎn)連接，第二輸入端與第三電感和第四電感的連接點(diǎn)連接，第一輸出端和第二輸出端分別為交流輸出的兩端。

上述八開關(guān)逆變器的控制方法，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)的輸入端為直流源的正極時，首先在電網(wǎng)電壓正半周時，控制第一驅(qū)動端為高電平，然后在電網(wǎng)電壓負(fù)半周時，控制第二驅(qū)動端為高電平；

當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)的輸入端為直流源的負(fù)極時，首先在電網(wǎng)電壓正半周時，控制第二驅(qū)動端為高電平，然后在電網(wǎng)電壓負(fù)半周時，控制第二驅(qū)動端為高電平。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明中不存在開關(guān)串聯(lián)后直接和輸入直流電U_DC并聯(lián)的情況，電感 L1、電感L2、電感L3、電感L4中至少有兩個電感始終會出現(xiàn)在開關(guān)的串聯(lián)支路中。因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?，帶電感的開關(guān)串聯(lián)支路不會導(dǎo)致U_DC的瞬間短路而產(chǎn)生大電流，因此無需給電路中開關(guān)的驅(qū)動信號設(shè)置死區(qū)以避免瞬間短路，這就避免了全橋逆變電路的缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中逆變器的原理圖。

圖2是本發(fā)明一種八開關(guān)逆變器中第一開關(guān)的輸入端與直流源的正極連接時的電路圖。

圖3是本發(fā)明一種八開關(guān)逆變器中第一開關(guān)的輸入端與直流源的正極連接時且包括電磁干擾濾波器的電路圖。

圖4是本發(fā)明一種八開關(guān)逆變器中第一開關(guān)的輸入端與直流源的負(fù)極連接時的電路圖。

圖5是本發(fā)明一種八開關(guān)逆變器中第一開關(guān)的輸入端與直流源的負(fù)極連接時且包括電磁干擾濾波器的電路圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖2所示，一種八開關(guān)逆變器，包括第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4。所述第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2的輸出端連接，所述第三開關(guān)S3和第四開關(guān)S4的輸入端連接，所述第五開關(guān)S5和第六開關(guān)S6的輸出端連接，所述第七開關(guān)S7和第八開關(guān)S8的輸入端連接。所述第一開關(guān)S1的輸入端、第三開關(guān)S3的輸出端、第五開關(guān)S5的輸入端和第七開關(guān)S7的輸出端連接后并與直流源U_DC的正極連接。

所述第二開關(guān)S2的輸入端、第四開關(guān)S4的輸出端、第六開關(guān)S6的輸入端、第八開關(guān)S8的輸出端連接后與直流源U_DC的負(fù)極連接。

所述第一電感L1一端和第二電感L2的一端連接后作為交流輸出的一端，第一電感L1的另一端與第一開關(guān)S1的輸出端連接；所述第二電感L2的另一端與第三開關(guān)S3的輸入端連接。所述第三電感L3的一端和第四電感L4的一端連接作為交流輸出的另一端，第三電感L3的另一端與第五開關(guān)S5的輸出端連接，第四電感L4的另一端和第七開關(guān)S7的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)S1的驅(qū)動端、第三開關(guān)S3的驅(qū)動端、第六開關(guān)S6的驅(qū)動端、第八開關(guān)S8的驅(qū)動端連接作為第一驅(qū)動端，所述第二開關(guān)S2的驅(qū)動端、第四開關(guān)S4的驅(qū)動端、第五開關(guān)S5的驅(qū)動端、第七開關(guān)S7的驅(qū)動端連接作為第二驅(qū)動端。第一驅(qū)動端和第二驅(qū)動端啟閉互補(bǔ)。

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8均為可控單向開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述直流源U_DC為光伏面板。

如圖3所示，逆變器還包括電磁干擾濾波器1，所述電磁干擾濾波器1包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電磁干擾濾波器1的第一輸入端與第一電感L1和第二電感L2的連接點(diǎn)連接，第二輸入端與第三電感L3和第四電感L4的連接點(diǎn)連接，第一輸出端和第二輸出端分別為交流輸出的兩端。

實(shí)施例2

如圖4所示，一種八開關(guān)逆變器，包括第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4。所述第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2的輸出端連接，所述第三開關(guān)S3和第四開關(guān)S4的輸入端連接，所述第五開關(guān)S5和第六開關(guān)S6的輸出端連接，所述第七開關(guān)S7和第八開關(guān)S8的輸入端連接。所述第一開關(guān)S1的輸入端、第三開關(guān)S3的輸出端、第五開關(guān)S5的輸入端和第七開關(guān)S7的輸出端連接后并與直流源U_DC的負(fù)極連接。

所述第二開關(guān)S2的輸入端、第四開關(guān)S4的輸出端、第六開關(guān)S6的輸入端、第八開關(guān)S8的輸出端連接后與直流源U_DC的正極連接。

所述第一電感L1一端和第二電感L2的一端連接后作為交流輸出的一端，第一電感L1的另一端與第一開關(guān)S1的輸出端連接；所述第二電感L2的另一端與第三開關(guān)S3的輸入端連接。所述第三電感L3的一端和第四電感L4的一端連接作為交流輸出的另一端，第三電感L3的另一端與第五開關(guān)S5的輸出端連接，第四電感L4的另一端和第七開關(guān)S7的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)S1的驅(qū)動端、第三開關(guān)S3的驅(qū)動端、第六開關(guān)S6的驅(qū)動端、第八開關(guān)S8的驅(qū)動端連接作為第一驅(qū)動端，所述第二開關(guān)S2的驅(qū)動端、第四開關(guān)S4的驅(qū)動端、第五開關(guān)S5的驅(qū)動端、第七開關(guān)S7的驅(qū)動端連接作為第二驅(qū)動端。第一驅(qū)動端和第二驅(qū)動端啟閉互補(bǔ)。

進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)S1、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3、第四開關(guān)S4、第五開關(guān)S5、第六開關(guān)S6、第七開關(guān)S7、第八開關(guān)S8均為可控單向開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述直流源U_DC為光伏面板。

如圖5所示，逆變器還包括電磁干擾濾波器1，所述電磁干擾濾波器1包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述電磁干擾濾波器1的第一輸入端與第一電感L1和第二電感L2的連接點(diǎn)連接，第二輸入端與第三電感L3和第四電感L4的連接點(diǎn)連接，第一輸出端和第二輸出端分別為交流輸出的兩端。

實(shí)施例3

一種八開關(guān)逆變器的控制方法，其中八開關(guān)逆變器的連接方式與實(shí)施例1相同。首先在電網(wǎng)電壓正半周時，控制第一驅(qū)動端為高電平，此時，直流源U_DC、第一開關(guān)S1、第一電感L1、交流輸出端u_AC、第四電感L4、第八開關(guān)S8構(gòu)成回路；然后在電網(wǎng)電壓負(fù)半周時，控制第二驅(qū)動端為高電平，此時，直流源U_DC、第五開關(guān)S5、第三電感L3、交流輸出端u_AC、第二電感L2、第四開關(guān)S4構(gòu)成回路。

實(shí)施例4

一種八開關(guān)逆變器的控制方法，其中八開關(guān)逆變器的連接方式與實(shí)施例2相同。首先在電網(wǎng)電壓正半周時，控制第二驅(qū)動端為高電平，此時，直流源U_DC、第二開關(guān)S2、第一電感L1、交流輸出端u_AC、第四電感L4、第七開關(guān)S7構(gòu)成回路；然后在電網(wǎng)電壓負(fù)半周時，控制第二驅(qū)動端為高電平，此時，直流源U_DC、第六開關(guān)S6、第三電感L3、交流輸出端u_AC、第二電感L2、第三開關(guān)S3構(gòu)成回路。

以上僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(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)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。