專利名稱：逆變器及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變器及其驅(qū)動方法，且更具體地涉及一種連接到光伏陣列以便使用的逆變器及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
逆變器是將直流(DC)輸入轉(zhuǎn)換為交流(AC)輸出的裝置。也就是說，逆變器將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流輸出。具體地，逆變器將直流輸入轉(zhuǎn)換為整流后的交流，接著以一個周期為單位切換整流后的交流以產(chǎn)生交流輸出。切換(toggling)是指在一個周期期間將整流后的交流保持為正值并在下一周期期間使其反向成為負(fù)值的連續(xù)操作。下文中，整流后的交流將被稱為整流交流。相關(guān)技術(shù)的逆變器使用推挽電路，以產(chǎn)生整流交流。然而，推挽電路以硬切換形式運行，導(dǎo)致大量開關(guān)損耗。為了滿足光伏(PV)逆變器所需的效率，需要降低開關(guān)損耗。此背景技術(shù)部分公開的上述信息僅僅是為了加強對發(fā)明背景的理解，且因此所述信息包括不構(gòu)成所述技術(shù)領(lǐng)域的普通人員在本國的已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種高效逆變器及其驅(qū)動方法。本發(fā)明的示例性實施方式提供一種逆變器，所述逆變器包括混合變換器，所述混合變換器根據(jù)將電流從初級端傳輸?shù)酱渭壎说恼虿僮骱蛯㈦娏鲝乃龃渭壎嘶謴?fù)到所述初級端的反向操作中的其中之一來產(chǎn)生符合整流交流波形的混合輸出電壓；切換電路， 所述切換電路以所述混合輸出電壓的一個周期為單位切換所述混合輸出電壓以產(chǎn)生交流輸出；及逆變器控制器，所述逆變器控制器根據(jù)所述混合輸出電壓選擇所述正向操作和所述反向操作中的其中之一，根據(jù)所選擇的操作控制電流傳輸，且控制所述切換電路的操作， 其中，所述混合變換器包括有源箝位正激(ACF)變換器和反激變換器。當(dāng)所述ACF變換器運行時，所述逆變器可執(zhí)行所述正向操作，且當(dāng)所述反激變換器運行時，所述逆變器可執(zhí)行所述反向操作。所述逆變器控制器可控制所述ACF變換器和所述反激變換器中的其中之一，使得所述混合輸出電壓在規(guī)定的整流交流臨界范圍內(nèi)以由此符合整流交流波形，且所述整流交流臨界范圍可以基于所述整流交流波形設(shè)定。所述整流交流臨界范圍的下限可以通過將第一增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述整流交流臨界范圍的上限可以是通過將第二增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述第二增益可以大于1，且所述第一增益可以小于1。所述逆變器控制器可包括選擇單元，所述選擇單元在已下降到所述下限的所述混合輸出電壓達(dá)到所述上限之前控制所述ACF變換器，且在已增大到所述上限的所述混合輸出電壓達(dá)到所述下限之前控制所述反激變換器。所述選擇單元可包括第一極限比較器， 所述第一極限比較器比較所述混合輸出電壓和所述下限且根據(jù)比較結(jié)果輸出信號；第二極限比較器，所述第二極限比較器比較所述混合輸出電壓和所述上限且根據(jù)比較結(jié)果輸出信號；以及SR鎖存器，所述SR鎖存器包括被輸入有來自所述第一極限比較器的輸出信號的置位端和被輸入有來自所述第二極限比較器的輸出信號的復(fù)位端，所述SR鎖存器與輸入到所述置位端的第一沿同步地通過第一輸出端輸出第一電平信號，且與輸入到所述復(fù)位端的第二沿同步地通過第二輸出端輸出第二電平信號，其中根據(jù)所述第一電平信號產(chǎn)生用于控制ACF變換器的允許電平的正向信號，及根據(jù)所述第二電平信號產(chǎn)生用于控制所述反激變換器的允許電平的反向信號。所述選擇單元可還包括第一延遲單元，所述第一延遲單元在經(jīng)過規(guī)定的延遲時段后輸出所述第一電平信號，第二延遲單元，所述第二延遲單元在經(jīng)過所述延遲時段后輸出所述第二電平信號，第一邏輯門，所述第一邏輯門對來自所述第一延遲單元的輸出信號和所述第一電平信號進行邏輯運算以產(chǎn)生用于控制所述ACF變換器的信號，以及第二邏輯門，所述第二邏輯門對來自所述第二延遲單元的輸出信號和所述第二電平信號進行邏輯運算以產(chǎn)生用于控制所述反激變換器的信號，其中根據(jù)來自第一邏輯門的輸出信號產(chǎn)生用于控制所述ACF變換器的所述正向信號，且根據(jù)來自第二邏輯門的輸出信號產(chǎn)生用于控制所述反激變換器的所述反向信號。所述延遲時段可以是用于防止發(fā)生以下情況的規(guī)定時間余量所述正向信號和所述反向信號都處于啟用狀態(tài)中。所述ACF變換器可以根據(jù)所述允許電平的所述正向信號，通過利用輸入到所述初級端的直流輸入將電流輸送到所述次級端。所述ACF變換器可包括變壓器，所述變壓器包括初級端線圈和次級端線圈，所述初級端線圈的一端被提供直流輸入，所述次級端線圈將電流供應(yīng)到產(chǎn)生所述混合輸出電壓的輸出電容器；主開關(guān)，所述主開關(guān)連接到所述初級端線圈的另一端；電容器，所述電容器的一端連接到所述初級端線圈的所述另一端；以及輔助開關(guān)，所述輔助開關(guān)連接到所述電容器的另一端。所述逆變器控制器可包括ACF控制器，所述ACF控制器根據(jù)所述允許電平的所述正向信號，通過利用混合輸出電壓來產(chǎn)生分別用于控制所述主開關(guān)的開關(guān)操作和所述輔助開關(guān)的開關(guān)操作的主選通信號和輔選通信號。所述ACF控制器可包括反饋信號產(chǎn)生單元， 所述反饋信號產(chǎn)生單元將參考電壓與所述混合輸出電壓進行比較以產(chǎn)生反饋信號，所述參考電壓被設(shè)定成具有與所述混合輸出電壓的頻率和相位同步的整流交流波形；三角波信號產(chǎn)生單元，所述三角波信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生用于確定所述主開關(guān)的切換頻率和所述輔助開關(guān)的切換頻率的三角波信號；以及PWM比較器，所述PWM比較器根據(jù)通過比較所述反饋信號和所述三角波信號獲得的結(jié)果來產(chǎn)生比較信號，其中，根據(jù)所述允許電平的所述正向信號，所述ACF控制器與所述比較信號的第一沿同步地產(chǎn)生用于使所述主開關(guān)導(dǎo)通的電平的主選通信號，且與所述反向比較信號的第二沿同步地產(chǎn)生用于使所述輔助開關(guān)導(dǎo)通的電平的輔選通信號。所述ACF控制器可還包括第一延遲單元，當(dāng)檢測到所述比較信號的所述第一沿時，所述第一延遲單元在經(jīng)過規(guī)定的延遲時段后輸出所述比較信號；第二延遲單元，當(dāng)檢測到所述反向比較信號的所述第二沿時，所述第二延遲單元在經(jīng)過所述第一延遲時段后輸出所述反向比較信號；第一邏輯運算單元，所述第一邏輯運算單元對所述比較信號和來自所述第一延遲單元的輸出信號進行邏輯運算且輸出由此產(chǎn)生的信號；及第二邏輯運算單元， 所述第二邏輯運算單元對所述反向比較信號和來自所述第二延遲單元的輸出信號進行邏輯運算且輸出由此產(chǎn)生的信號，其中根據(jù)所述允許電平的所述正向信號和來自所述第一邏輯運算單元的所述信號產(chǎn)生所述主選通信號，且根據(jù)所述允許電平的所述正向信號和來自
7所述第二邏輯運算單元的所述信號產(chǎn)生所述輔選通信號。所述ACF變換器可包括第一整流二極管，所述第一整流二極管的陽極連接到所述次級端線圈的一端；第二整流二極管，所述第二整流二極管的陽極連接到所述次級端線圈的另一端，陰極連接到所述第一整流二極管的陰極；以及輸出濾波電感器，所述輸出濾波電感器的一端連接到所述第一整流二極管的陰極和所述第二整流二極管的陰極，另一端連接到所述輸出電容器。所述反激變換器可根據(jù)所述允許電平的所述反向信號、通過利用輸入到所述次級端的所述混合輸出電壓來將電流反向輸送到所述初級端。所述反激變換器可包括變壓器， 所述變壓器包括初級端線圈和次級端線圈，所述初級端線圈的一端被提供所述混合輸出電壓，所述次級端線圈連接到所述初級端；及電源開關(guān)，所述電源開關(guān)連接到所述初級端線圈的另一端。所述逆變器控制器可包括反激控制器，所述反激控制器根據(jù)所述允許電平的反向信號，通過利用所述混合輸出電壓來產(chǎn)生用于控制所述電源開關(guān)的開關(guān)操作的輔選通信號。所述反激控制器可包括反饋信號產(chǎn)生單元，所述反饋信號產(chǎn)生單元將參考電壓和所述混合參考電壓作比較以產(chǎn)生反饋信號，所述參考電壓被設(shè)定成具有與所述混合輸出電壓的頻率和相位同步的整流交流波形；三角波信號產(chǎn)生單元，所述三角波信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生用于確定所述電源開關(guān)的切換頻率的三角波信號；以及PWM比較器，所述PWM比較器根據(jù)通過比較所述反饋信號和所述三角波信號獲得的結(jié)果而產(chǎn)生比較信號，其中根據(jù)所述允許電平的所述反向信號，與所述比較信號的第一沿同步地產(chǎn)生用于使所述開關(guān)電源導(dǎo)通的所述電平的輔選通信號。與所述混合輸出電壓下降到低于規(guī)定的切換參考電壓的第一時間點同步，所述切換電路可以以所述混合輸出電壓的一個周期為單位切換所述混合輸出電壓。所述逆變器控制器可包括通過檢測所述混合輸出電壓來檢測所述第一時間點的切換控制器，且與所述第一時間點同步地切換用于控制所述切換電路的操作的所述直通門信號和所述翻轉(zhuǎn)門信號。所述切換電路可包括兩個直通開關(guān)，所述兩個直通開關(guān)分別根據(jù)直通門信號執(zhí)行切換操作；以及兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)，所述兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)分別根據(jù)翻轉(zhuǎn)門信號執(zhí)行切換操作，其中當(dāng)兩個所述直通開關(guān)導(dǎo)通時，所述混合輸出電壓成為交流輸出，當(dāng)兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)導(dǎo)通時， 電壓反向的混合輸出電壓成為交流輸出。所述切換控制器可包括切換比較器，所述切換比較器包括被輸入有所述混合輸出電壓的第一端和被輸入有所述切換參考電壓的第二端，且所述切換比較器根據(jù)通過比較均輸入到所述第一端和所述第二端的兩個信號獲得的結(jié)果來產(chǎn)生信號；切換鎖存器，所述切換鎖存器與來自切換比較器的信號的沿同步且從所述沿的時間點開始經(jīng)過規(guī)定的延遲時段后，輸出第一電平信號；以及D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器包括自其輸出所述直通門信號的輸出端、自其輸出所述翻轉(zhuǎn)門信號的反向輸出端、連接到所述反向輸出端的輸入端和輸入有所述切換鎖存器的輸出信號的時鐘端，與所述第一電平信號同步，所述D觸發(fā)器將所述輸入端的信號作為直通門信號輸出且將所述直通門信號反向以將其作為翻轉(zhuǎn)門信號輸出。本發(fā)明的另一實施方式提供一種用于驅(qū)動包括有源箝位正激(ACF)變換器和反激變換器的逆變器的方法，所述方法包括以下步驟通過利用所述ACF變換器來將電流從初級端輸送到次級端；通過利用所述反激變換器將電流從所述次級端反向輸送到所述初級端；以及根據(jù)混合輸出電壓來選擇所述正向操作和反向操作中的其中之一，使得所述混合輸出電壓符合整流交流波形。所述方法還可包括檢測所述混合輸出電壓的波形且以所述混合輸出電壓的一個周期為單位來切換所述混合輸出電壓以產(chǎn)生交流輸出。在選擇所述正向操作和所述反向操作中的其中之一中，所述正向操作和所述反向操作中的其中之一可以被選擇為使得所述混合輸出電壓在規(guī)定的整流交流臨界范圍內(nèi)，且可基于所述整流交流波形設(shè)定所述整流交流臨界范圍。所述整流交流臨界范圍的下限可以是通過將第一增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述整流交流臨界范圍的上限可以是通過將第二增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述第二增益可以大于1，所述第一增益可以小于1。所述的選擇所述正向操作和所述反向操作中的其中之一的步驟可包括當(dāng)所述混合輸出電壓下降到下限時，選擇所述正向操作，直到所述混合輸出電壓達(dá)到所述上限為止； 以及當(dāng)所述混合輸出電壓增大到所述上限時，選擇所述反向操作，直到所述混合輸出電壓達(dá)到所述下限為止。


圖1是示出直流輸入(VDC_IN)、整流交流(VAC_REC)和交流輸出(VAC_0UT)的波形的視圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器1的電路圖。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的切換電路30和逆變器控制器40的示意圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的整流交流電壓(VAC_REC)和選擇有源箝位正激(ACF)變換器10和反激變換器20中的其中之一的方法的曲線圖。圖4是示出當(dāng)逆變器的負(fù)載為IkW時ACF變換器的主波門信號、反激變換器的輔選通信號、混合輸出電壓、直通門信號、翻轉(zhuǎn)門信號和交流的輸出的視圖。圖5是示出當(dāng)逆變器的負(fù)載為100W時(該值低于圖4中的負(fù)載的值)主波門信號、輔選通信號、混合輸出電壓、直通門信號、翻轉(zhuǎn)門信號和交流的輸出的視圖。圖6到圖8分別是當(dāng)逆變器1的負(fù)載為50W、20W和無負(fù)載狀態(tài)時的主波門信號、 輔選通信號、混合輸出電壓、直通門信號、翻轉(zhuǎn)門信號和交流的輸出的視圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器控制器40的示意性框圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的選擇單元410的示意性框圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的ACF控制器420的示意性框圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的反激控制器430的示意性框圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的切換控制器440的示意性框圖。
具體實施例方式在以下詳細(xì)描述中，僅以例證方式示出和描述了本發(fā)明的某些示例性實施方式。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員會明白，可以以各種不同的方式改動所描述的實施方式，均不脫離本發(fā)明的精神或范圍。因此，附圖和說明在本質(zhì)上被看作是示例性的，而不是限制性的。整個說明書中，相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相同的元件。在整個說明書和后附的權(quán)利要求中，當(dāng)描述一元件“連接”到另一元件時，所述元件可以“直接連接”到所述另一元件或者通過第三元件“電連接”到所述另一元件。此外， 除非有相反的明確說明，詞“包括”及其變形“包含”將被理解為意指包括所陳述的元件，但不排除任何其它元件。軟切換方案應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器，以改進硬切換產(chǎn)生的開關(guān)損耗。為了根據(jù)軟切換方案產(chǎn)生整流交流，在本發(fā)明的示例性實施方式中，應(yīng)用通過使有源箝位正激拓?fù)浜头醇ね負(fù)浣M合而獲得的混合方案。也就是說，為了產(chǎn)生整流交流，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器包括通過使有源箝位正激(ACE)變換器和反激變換器組合而配置成的混合變換器。圖1是示出直流輸入(VDC_IN)、整流交流(VAC_REC)和交流輸出(VAC_0UT)的波形的視圖。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器被配置成級聯(lián)型逆變器。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器包括兩級第一級將直流輸入(VDC_IN)轉(zhuǎn)換為符合整流交流(VAC_REC)的混合輸出電壓；及第二級使整流交流反向和不反向，以將其轉(zhuǎn)換為交流輸出(VAC_0UT)。如圖1所示，為了產(chǎn)生直流輸入，使其具有如整流交流一樣上升和下降的波形，混合變換器必須能夠執(zhí)行將電力從初級端供到次級端的正向操作和將電力自次級端恢復(fù)到初級端的反向操作。圖1中示出的整流交流(VAC_REC)是混合變換器的輸出電壓(VHO)(下文稱為“混合輸出電壓)的參考波形。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的混合輸出電壓被控制為包括在規(guī)定的整流交流臨界范圍中，以具有符合整流交流(VAC_REC)的波形?；谡鹘涣?VAC_REC)的波形確定整流交流臨界范圍。也就是說，整流交流臨界范圍是由通過將規(guī)定的增益值(其小于1，例如為0. 97)乘以整流交流(VAC_REC)產(chǎn)生的下限和通過將規(guī)定的增益值(大于1，例如為1. 1)乘以整流交流(VAC_REC)產(chǎn)生的上限確定的。整流交流臨界范圍是指下限和上限之間的電壓范圍。ACF變換器10將電流從初級端傳輸?shù)酱渭壎?，使得混合輸出電壓不低于下限且在整流交流臨界范圍內(nèi)。反激變換器20將電流從次級端傳輸?shù)匠跫壎?，使得混合輸出電壓不高于上限且在整流交流臨界范圍內(nèi)。逆變器的結(jié)構(gòu)包括混合變換器，混合變換器作為用于產(chǎn)生整流交流的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在將參照圖2到圖13詳細(xì)描述逆變器的結(jié)構(gòu)。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器1的電路圖。逆變器1包括混合變換器50、切換電路30和逆變器控制器40?；旌献儞Q器50接收直流輸入(VDC_IN)且產(chǎn)生符合整流交流波形的混合輸出電壓 VHO?；旌献儞Q器50包括輸入電容器CIN、輸出電容器CHO、ACF變換器10和反激變換器20。ACF變換器10的輸入端和反激變換器20的輸出端連接到輸入電容CIN，且ACF變換器10的輸出端和反激變換器20的輸入端連接到輸出電容器CH0。逆變器控制器40接收輸出電壓VH0、控制混合變換器50的操作使得輸出電壓VHO成為整流交流且控制切換電路30的切換操作以使得能夠產(chǎn)生交流輸出(VAC_0UT)。逆變器控制器40比較輸出電壓VHO和規(guī)定的整流交流臨界范圍、選擇ACF變換器10和反激變換器20中的適當(dāng)?shù)囊粋€并產(chǎn)生用于控制所選擇的變換器的切換操作的門信號。整流交流臨界范圍是用于選擇ACF變換器10和反激變換器20的其中之一的參考電壓范圍。將參照圖 3描述逆變器控制器40的詳細(xì)操作。ACF變換器10包括主開關(guān)Ml、輔助開關(guān)M2、電容器C3、變壓器100、兩個二極管D3、 D4和輸出濾波電感器Ll。主開關(guān)Ml和輔助開關(guān)M2是N溝道晶體管元件，它們分別根據(jù)主選通信號MG和輔選通信號VG執(zhí)行開關(guān)操作。體二極管Dl和寄生電容器Cl位于主開關(guān)Ml 的漏極和源極之間，體二極管D2和寄生電容器C2位于輔助開關(guān)M2的漏極和源極之間。主開關(guān)Ml包括連接到電容器C3的一端的漏極、接地的源極和被輸入有主選通信號MG的柵極。輔助開關(guān)M2包括連接到電容器C3的另一端的漏極、接地的源極和被輸入有輔選通信號VG的柵極。輔助開關(guān)M2和電容器C3配置成復(fù)位變壓器100的初級端電壓。變壓器100包括直流輸入VDC_IN被傳輸?shù)降某跫壎司€圈COll和將電流提供到輸出電容器CHO的次級端線圈C012。在初級端線圈COll的匝數(shù)和次級端線圈C012的匝數(shù)之間形成匝數(shù)比1 N。輸入電容器CIN的一端連接到初級端線圈COll的一端，直流輸入(VDC_IN)輸入到輸入電容器CIN的該端。初級端線圈COll的另一端連接到電容器C3的一端和主開關(guān)Ml 的漏極。次級端線圈C012的一端連接到整流二極管D3的陽極，另一端連接到整流二極管 D4的陽極。整流二極管D3的陰極和整流二極管D4的陰極連接到輸出濾波電感器Ll的一端。 輸出濾波電感器Ll的另一端連接到輸出電容器CHO的一端。輸出濾波電感器Ll消除經(jīng)由電連接的整流二極管D3、D4之一傳輸?shù)恼麟娏鞯脑肼?，且將消除噪聲的整流電流傳輸?shù)捷敵鲭娙萜鰿HO。主開關(guān)Ml和輔助開關(guān)M2輪流導(dǎo)通。首先，當(dāng)主開關(guān)Ml導(dǎo)通時，流經(jīng)變壓器100 的初級端線圈COll的電流被傳輸?shù)酱渭壎司€圈C012。在此情況下，流經(jīng)次級端線圈C012 的電流成為經(jīng)過電連接狀態(tài)的整流二極管D3的整流電流IDl，通過輸出濾波電感器Ll的整流電流IDl被傳輸?shù)捷敵鲭娙萜鰿HO。主開關(guān)Ml斷開，在經(jīng)過規(guī)定的死區(qū)時段后，輔助開關(guān)M2導(dǎo)通。在死區(qū)時段期間流經(jīng)初級端線圈COl 1的電流充電到電容器C3中，使初級端線圈COl 1的所述另一端的電壓高于初級端線圈COll的所述一端的電壓。即，初級端線圈COll的電壓極性改變。接著，次級端線圈的電壓極性也改變，以引起整流二極管D3斷開且使整流二極管D4被電連接。當(dāng)輔助開關(guān)導(dǎo)通時，初級端線圈COll的電流流過電容器C3和輔助開關(guān)M2。在此時段期間，在死區(qū)時段期間已增大的電壓保持在初級端線圈COll的所述另一端處，初級端線圈COll的電流逐漸減小到接近零電流的值。因此，在輔助開關(guān)M2導(dǎo)通時，變壓器100的初級端電壓被復(fù)位。當(dāng)輔助開關(guān)M2斷開時，主開關(guān)Ml在經(jīng)過規(guī)定的死區(qū)時段后導(dǎo)通。在該死區(qū)時段期間，電容器C3放電，因此初級端線圈COll的所述另一端的電壓成為接近零電壓。因此， 主開關(guān)Ml可執(zhí)行零電壓切換。而且，因為變壓器100的初級端電壓的極性在該死區(qū)時段期間再次改變，則整流二極管D4斷開，整流二極管D3導(dǎo)通。反激變換器20包括變壓器200、電源開關(guān)QS和整流二極管D5。體二極管D6連接在電源開關(guān)QS的漏極和源極之間。變壓器200包括初級端線圈C021和次級端線圈C022。初級端線圈C021的一端連接到輸出電容器CHO的一端且另一端與電源開關(guān)QS的漏極連接。次級端線圈C022的一端連接到整流二極管D5的陽極且另一端接地。電源開關(guān)QS是N溝道晶體管元件，根據(jù)輸入到柵極的輔選通信號VG執(zhí)行開關(guān)操作。電源開關(guān)QS的源極連接到輸出電容器CHO的另一端。整流二極管D5的陰極連接到輸入電容器CIN的一端。當(dāng)電源開關(guān)QS導(dǎo)通時，由于混合輸出電壓VH0，電流流經(jīng)初級端線圈C021。當(dāng)電源開關(guān)QS導(dǎo)通時，流經(jīng)電源開關(guān)QS的電流增大。在電源開關(guān)QS斷開的時間點，整流二極管D5導(dǎo)通，整流電流ID2開始流動。在電源開關(guān)QS的斷開時段期間，整流電流ID2減小。在此情況下，由于造成整流電流ID2流動的反向操作，傳輸?shù)匠跫壎说哪芰坎淮?，且輸入電容器Cl的電容大，使得輸入電壓VDC_IN 的值幾乎不受影響。除了反向操作，將能量傳輸?shù)酱渭壎说恼虿僮饕怖^續(xù)發(fā)生，因此輸入電壓(VDC_IN)保持不變。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的切換電路30包括全橋逆變器。切換電路觸發(fā)器30以混合輸出電壓VHO的一個周期為單位切換該混合輸出電壓 VHO以產(chǎn)生交流輸出(VAC_0UT)。切換電路30包括兩個直通開關(guān)Sl和S4、兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān) S2和S3以及輸出濾波器300。兩個直通開關(guān)Si、S4和兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2、S3用作N溝道雙極結(jié)型晶體管(BJT)。兩個直通開關(guān)S1、S4分別根據(jù)從逆變器控制器40傳輸?shù)闹蓖ㄩT信號PG執(zhí)行開關(guān)操作，兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2、S3分別根據(jù)從逆變器控制器40傳輸?shù)姆D(zhuǎn)門信號re執(zhí)行開關(guān)操作。在混合輸出電壓VHO下降到規(guī)定電壓以下時的時間點同步發(fā)生逆變器控制器40切換直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號re。直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號re具有彼此反向的相位。因此，當(dāng)兩個直通開關(guān)Si、S4導(dǎo)通時，兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2、S3斷開，且當(dāng)兩個直通開關(guān)Si、S4斷開時，兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2、S3導(dǎo)通。直通開關(guān)Sl的集電極和翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2的集電極連接到輸出電容器CHO的一端，且直通開關(guān)Sl的發(fā)射極連接到輸出濾波器300的電感器L2。翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2的發(fā)射極連接到輸出濾波器300的電容器CIO的一端。直通門信號PG傳輸?shù)街蓖ㄩ_關(guān)Sl的基極，翻轉(zhuǎn)門信號re傳輸?shù)椒D(zhuǎn)開關(guān)S2的基極。直通開關(guān)S4包括連接到電容器CIO的一端的集電極、連接到輸出電容器CHO的所述另一端的發(fā)射極和直通門信號PG向其傳輸?shù)幕鶚O。翻轉(zhuǎn)開關(guān)S3包括連接到電感器L2的集電極、連接到輸出電容器CHO的所述另一端的發(fā)射極和翻轉(zhuǎn)門信號re向其傳輸?shù)幕鶚O。當(dāng)直通開關(guān)Sl和直通開關(guān)S4導(dǎo)通時，混合輸出電壓VHO傳輸?shù)捷敵鰹V波器300。 當(dāng)翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2和翻轉(zhuǎn)開關(guān)S3導(dǎo)通時，混合輸出電壓VHO的相位反向，以便傳輸?shù)捷敵鰹V波器 300。為了通過利用具有整流交流波形的混合輸出電壓VHO產(chǎn)生交流輸出(VAC_0UT)，兩個直通開關(guān)Si、S4和兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2、S3以混合輸出電壓VHO的每一個周期切換。也就是說，兩個直通開關(guān)S1、S4在混合輸出電壓VHO的一個周期期間導(dǎo)通，此時兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2、S3處在斷開狀態(tài)中。在混合輸出電壓VHO的下一周期期間，兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān) S2、S3導(dǎo)通，兩個直通開關(guān)Si、S4斷開。輸出濾波器300消除接收到的混合輸出電壓VHO的噪聲以產(chǎn)生交流輸出(VAC_ OUT)。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式選擇混合輸出電壓VH0、有源箝位正激變換器(ACF) 10和反激變換器20的其中之一的方法的曲線圖。圖3僅示出混合輸出電壓 VH0、上限BU和下限BD以解釋本發(fā)明的示例性實施方式，而本發(fā)明不局限于此。根據(jù)不同負(fù)載，混合輸出電壓VHO可以具有不同的波形。如圖3所示，逆變器控制器40選擇性地驅(qū)動ACF變換器10和反激變換器20之一， 使得混合輸出電壓VHO可以在上限BU和下限BD之間。將符合整流交流(VAC_REC)的整流交流臨界范圍和混合輸出電壓VHO進行比較， 如果混合輸出電壓VHO超出整流交流臨界范圍的上限BU，則逆變器控制器40控制反激變換器20以迫使混合輸出電壓VHO保持在臨界范圍內(nèi)。當(dāng)反激變換器20起作用時，如果混合輸出電壓VHO下降到下限BD以下，則逆變器控制器40控制ACF變換器10以迫使混合輸出電壓VHO保持在臨界范圍內(nèi)。直到混合輸出電壓VHO在時間點Tl等于上限BU之前，逆變器控制器40僅控制 ACF變換器10。為了產(chǎn)生混合輸出電壓VHO使其具有如整流交流(VAC_REC)的波形那樣的波形，混合輸出電壓VHO應(yīng)當(dāng)不超過上限BU。為了防止混合輸出電壓VHO從時間點Tl開始超過上限BU，逆變器控制器40僅控制反激變換器20。從時間點Tl開始，混合輸出電壓 VHO因反向操作而不達(dá)到上限BU?；旌陷敵鲭妷篤HO在時間點T2等于下限BD。為了防止混合輸出電壓VHO從時間點T2開始下降到下限BD以下，逆變器控制器40僅控制ACF變換器10。從時間點T2開始， 混合輸出電壓VHO因正向操作而不會下降到低至下限BD。當(dāng)混合輸出電壓VHO在時間點T3達(dá)到上限BU時，僅有反激變換器20運行以執(zhí)行反向操作。當(dāng)混合輸出電壓VHO在時間點T4下降到低至下限BD時，僅有ACF變換器10運行以執(zhí)行正向操作。以此方式，根據(jù)圖3所示的方法控制混合變換器50以迫使混合輸出電壓VHO符合整流交流波形。所示出的圖3的波形僅用以解釋本發(fā)明，且混合輸出電壓VHO的波形不局限于此?，F(xiàn)在將參照根據(jù)負(fù)載的多個門信號、輸出電壓VHO和交流輸出(VAC_0UT)的波形圖描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器的操作。圖4到圖8示出了在不同的負(fù)載狀態(tài)下的多個門信號、輸出電壓VH0、交流輸出(VAC_0UT)的波形圖。首先，圖4是示出當(dāng)逆變器1的負(fù)載為IkW時ACF的主選通信號、反激變換器的輔選通信號、混合輸出電壓、直通門信號、翻轉(zhuǎn)門信號和交流輸出的視圖。主選通信號和輔選通信號具有很高的頻率。當(dāng)基于相同的時標(biāo)與其它信號一起示出時，主選通信號和輔選通信號示為圖4所示出的陰影。這是因為每一主選通信號的多個脈沖波形之間的間隔和每一輔選通信號的多個脈沖波形之間的間隔很窄。
如圖4所示，為了使混合輸出電壓VHO下降到接近零電壓，反激變換器20從時間點Tll開始運行。當(dāng)反激變換器20在時段Tll T13期間運行時，ACF變換器也在某時段期間運行，且在此情況下，當(dāng)ACF變換器10運行時，反激變換器20不運行。ACF變換器10 在時段TlO T14期間不運行。在混合輸出電壓VHO下降到規(guī)定電壓以下的時間點的同時，逆變器控制器40切換直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號re。即，在時間點T12，逆變器控制器40使低電平直通門信號 PG升高以具有高電平，且使高電平翻轉(zhuǎn)門信號re降低以具有低電平。也就是說，直通門信號PG變?yōu)楦唠娖剑饍蓚€直通開關(guān)Si、S4導(dǎo)通。接著，在 T12 T16期間，混合輸出電壓VHO通過輸出濾波器300，以成為交流輸出(VAC_0UT)。ACF變換器10從時間點T14開始運行且反激變換器20在時段T14 T15期間不運行。以上述同一方式執(zhí)行時間點T15后的操作。在時間點T16，逆變器控制器40將直通門信號PG從高電平降為低電平，且將翻轉(zhuǎn)門信號re從低電平提高到高電平。也就是說，翻轉(zhuǎn)門信號re變?yōu)楦唠娖?，引起兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)S2、S3導(dǎo)通。接著在時段T16 T17期間，混合輸出電壓VHO反向，反向的混合輸出電壓VHO通過輸出濾波器300 以成為交流輸出(VAC_0UT)。當(dāng)混合輸出電壓VHO降低到規(guī)定電壓以下的時間點的同時，逆變器控制器40在時間點T17切換直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號re。以此方式，混合輸出電壓VHO在時段T12 T17中的時段T12 T16期間實際上通過輸出濾波器300，且反向的混合輸出電壓VHO在時段T16 T17期間通過輸出濾波器 300，因此完成一個周期的交流輸出(VAC_0UT)。圖5是示出當(dāng)逆變器1的負(fù)載為100W(低于圖4中的負(fù)載)時主選通信號、輔選通信號、混合輸出電壓、直通門信號、翻轉(zhuǎn)門信號和交流的輸出的視圖。如圖5中所示，反激變換器20從時間點T21開始運行，以使混合輸出電壓VHO下降到接近零電壓。當(dāng)反激變換器20在時段T21 TM期間運行時，ACF變換器10也在某時段期間運行，且在此情況下，當(dāng)ACF變換器10運行時，反激變換器20不運行。ACF變換器 10在時段T20 T22期間不運行。切換直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號TO的時間點與以上參照圖4描述的相同。艮口， 在時間點T23，逆變器控制器40提高低電平直通門信號PG以使其具有高電平，且降低高電平翻轉(zhuǎn)門信號TO以使其具有低電平。接著，在時段T23 T25期間，混合輸出電壓VHO通過輸出濾波器300以成為交流輸出(VAC_0UT)。ACF變換器10從時間點T22開始運行，且反激變換器20在時段TM D6期間不運行。在時間點T25，逆變器控制器40將直通門信號PG從高電平降到低電平且將翻轉(zhuǎn)門信號TO從低電平增大到高電平。接著，在時段T25 T27期間，混合輸出電壓VHO反向，且反向的混合輸出電壓VHO通過輸出濾波器300以成為交流輸出(VAC_0UT)。在混合輸出電壓VHO下降到規(guī)定電壓以下的時間點的同時，逆變器控制器40在時間點T27切換直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號re。以此方式，混合輸出電壓VHO在時段T23 T27中的時段T23 T25期間實際上通過輸出濾波器300，且反向的混合輸出電壓VHO在時段T25 T27期間通過輸出濾波器300，因此完成一個周期的交流輸出(VAC_0UT)。圖6到圖8是示出當(dāng)逆變器1的負(fù)載分別為50W和20W和無負(fù)載狀態(tài)時的主選通信號、輔選通信號、混合輸出電壓、直通門信號、翻轉(zhuǎn)門信號和交流的輸出的視圖。圖6到圖8中示出的實施方式的驅(qū)動方法和以上參照圖4和圖5描述的驅(qū)動方法相同，因此將省略圖6到圖8中示出的實施方式的詳細(xì)描述。如圖4到圖8所示，隨著負(fù)載降低，反激變換器20運行的時段逐漸增長，且ACF變換器10不運行的時段逐漸增長。在負(fù)載為50W的圖6中，反激變換器20在時段T31 T32期間運行。與時段T21 TM相比，所示出的時段T31 T32較短。然而，除去圖5中的時段T21 T24中反激變換器20未運行的時段(即T21和TM之間的白色部分)，實際上是圖6中示出的反激變換器 20的運行時段較長。此外，ACF變換器10不運行的時段T30 T33比圖5中示出的時段T20 T22長。在負(fù)載為20W的圖7中，反激變換器20運行的時段T41 T42比圖6中的時段 T31 T32長，且ACF變換器10不運行的時段T40 T43比圖6中的時段T30 T33長。在沒有負(fù)載的圖8中，反激變換器20運行的時段T51 T52比圖7中的時段T41 T42長，且ACF變換器10不運行的時段T50 T53比圖7中的時段T40 T43長。以此方式，根據(jù)負(fù)載狀態(tài)，混和變換器可以通過適當(dāng)?shù)貍鬏敾蚧謴?fù)電壓來產(chǎn)生交流輸出(VAC_0UT)?，F(xiàn)在將參照圖9到圖13描述逆變器控制器40。逆變器控制器40可以以各種不同的形式實現(xiàn)下文的示例性實施方式僅是示例， 且本發(fā)明不局限于此。圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器控制器40的示意性框圖。如圖9所示，逆變器控制器400包括選擇單元410、ACF控制器420、反激控制器430 和切換控制器440。選擇單元410將混合輸出電壓VHO和整流交流臨界范圍進行比較且選擇ACF變換器10和反激變換器20的其中之一以待運行。詳細(xì)地，如圖3所示，當(dāng)混合輸出電壓VHO達(dá)到上限BU時，選擇單元410控制反激變換器20，直到混合輸出電壓VHO達(dá)到下限BD為止。 反過來，當(dāng)混合輸出電壓VHO達(dá)到下限BD時，直到混合輸出電壓VHO達(dá)到上限BU之前，選擇單元410控制ACF變換器10。圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的選擇單元410的示意性框圖。選擇單元410包括第一極限比較器411、第二極限比較器412、SR鎖存器413、第一延遲單元414、第二延遲單元415、第一與門417、第二與門416、第一驅(qū)動單元418和第二驅(qū)動單元419。第一極限比較器411將混合輸出電壓VHO和下限BD進行比較，且根據(jù)比較結(jié)果將高電平信號或低電平信號輸入到SR鎖存器413的置位端( 。在此情況下，當(dāng)混合輸出電壓VHO大于下限BD時，第一極限比較器411輸出高電平信號，反之，第一極限比較器411輸出低電平信號。第二極限比較器412將混合輸出電壓VHO與上限BU進行比較，且根據(jù)比較結(jié)果將高電平信號或低電平信號輸入到SR鎖存器413的復(fù)位端(R)。在此情況下，當(dāng)混合輸出電壓VHO大于上限BU時，第二極限比較器412輸出高電平信號，反之，第二極限比較器412輸出低電平信號。與輸入到置位端⑶的信號的上升沿同步，SR鎖存器413通過輸出端(Q)輸出高電平信號，且與輸入到復(fù)位端(R)的信號的上升沿同步，通過反向輸出端(/Q)輸出高電平信號。當(dāng)通過輸出端(Q)輸出高電平信號時，通過反向輸出端(/Q)輸出低電平信號，且當(dāng)通過輸出端(Q)輸出低電平信號時，通過反向輸出端(/Q)輸出高電平信號。當(dāng)檢測到來自SR鎖存器413的輸出端(Q)的輸出信號的上升沿時，第一延遲單元 414在經(jīng)過規(guī)定的第一延遲時段后輸出來自輸出端(Q)的輸出信號。當(dāng)檢測到來自SR鎖存器413的反向輸出端(/Q)的輸出信號的上升沿時，第二延遲單元415在經(jīng)過規(guī)定的第一延遲時段后輸出來自反向輸出端(/Q)的輸出信號。第一與門417將來自輸出端(Q)的輸出信號與來自第一延遲單元414的輸出信號進行邏輯與運算以產(chǎn)生輸出信號。當(dāng)輸出端(Q)的輸出信號具有高電平時，在經(jīng)過第一延遲時段后，第一與門417將該高電平信號輸出到第一驅(qū)動單元418。當(dāng)來自第一與門417的輸出信號具有高電平時，第一驅(qū)動單元418產(chǎn)生用于控制 ACF變換器10的允許電平的正向信號FW且將產(chǎn)生的正向信號FW傳輸?shù)紸CF控制器420。第二與門416將來自反向輸出端(/Q)的輸出信號與來自第二延遲單元415的輸出信號進行邏輯與運算以產(chǎn)生輸出信號。當(dāng)來自反向輸出端(/Q)的輸出信號具有高電平時，在經(jīng)過第一延遲時段后，第二與門416將高電平信號輸出到第二驅(qū)動單元419。當(dāng)來自第二與門416的輸出信號具有高電平時，第二驅(qū)動單元419產(chǎn)生用于控制反激變換器20的允許電平的反向信號BW且將所產(chǎn)生的反向信號BW傳輸?shù)椒醇た刂破?430。第一延遲時段是用于防止發(fā)生以下情況的規(guī)定時間余量正向信號FW和反向信號BW都處于啟用狀態(tài)。若沒有第一延遲單元414、第二延遲單元415、第一與門417和第二與門416，來自 SR鎖存器413的輸出端(Q)的輸出信號和來自SR鎖存器413的反向輸出端(/Q)的輸出信號可以分別輸入到第一驅(qū)動單元418和第二驅(qū)動單元419。在來自輸出端⑴)的輸出信號具有高電平的時段期間，第一驅(qū)動單元418可以產(chǎn)生允許電平的正向信號FW，且在來自反向輸出端(/Q)的輸出信號具有高電平的時段期間，第二驅(qū)動單元419可以產(chǎn)生反向信號 BW。根據(jù)允許電平的正向信號FW，ACF控制器420通過利用混合輸出電壓VHO來產(chǎn)生用于控制開關(guān)Ml的開關(guān)操作和輔助開關(guān)M2的開關(guān)操作的主選通信號MG和輔選通信號VG。圖11是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的ACF控制器420的示意性框圖。如圖11所示，ACF控制器420包括第一反饋信號產(chǎn)生單元450、第一脈寬調(diào)制 (PWM)比較器421、三角波信號產(chǎn)生單元422、反向器424、第三延遲單元423、第四延遲單元 425、第三與門426、第四與門427、輸出控制器462、第三驅(qū)動單元460和第四驅(qū)動單元461。第一反饋信號產(chǎn)生單元450將參考電壓VR和混合輸出電壓VHO進行比較且產(chǎn)生用于控制主開關(guān)Ml的開關(guān)操作和輔助開關(guān)M2的開關(guān)操作的反饋信號。參考電壓VR可以是整流交流(VAC_REC)。即，與混合輸出電壓VHO的頻率和相位同步的整流交流波形被設(shè)定為參考電壓VR。
第一反饋信號產(chǎn)生單元450包括誤差產(chǎn)生單元451、比例積分(PI)單元452、加法器453、偏移產(chǎn)生單元妨4和箝位單元455。誤差產(chǎn)生單元451產(chǎn)生參考電壓VR和混合輸出電壓VHO之間的誤差ER。比例積分單元(PI) 452對所述誤差進行比例積分以產(chǎn)生誤差放大信號EA。詳細(xì)地，比例積分單元(PI)452通過將下列值相加來產(chǎn)生誤差放大信號EA 通過將規(guī)定的比例增益乘以誤差ER獲得的值和通過將規(guī)定的積分增益乘以通過對誤差ER積分所獲得的結(jié)果而獲得的值。偏移產(chǎn)生單元妨4產(chǎn)生偏移(OS)，該偏移(0 用于產(chǎn)生本身具有全波整流波形的混合輸出電壓(VHO)。混合輸出電壓VHO的相位和周期是根據(jù)偏移OS的相位和周期確定的。加法器453將偏移OS和誤差放大信號EA相加以產(chǎn)生相加后的信號SM。箝位單元455通過限定最大值和最小值來產(chǎn)生反饋信號VF，使得相加后的信號SM 不能超出(或者跳出)箝位范圍CF。三角波信號產(chǎn)生單元422產(chǎn)生三角波信號TS。三角波信號TS確定主開關(guān)Ml的切換頻率和輔助開關(guān)M2的切換頻率。第一 PWM比較器421包括被輸入有反饋信號VF的非反向端⑴和被輸入有三角波信號TS的反向端(-)，且當(dāng)輸入到非反向端⑴的信號大于輸入到反向端㈠的信號時， 第一 PWM比較器421產(chǎn)生高電平比較信號CP。當(dāng)輸入到非反向端⑴的信號小于輸入到反向端㈠的信號時，第一 PWM比較器421產(chǎn)生低電平比較信號CP。當(dāng)檢測到比較信號的上升沿時，第三延遲單元423在經(jīng)過第二延遲時段后輸出比較信號CP。反向器424將比較信號CP反向以產(chǎn)生反向的比較信號/CP。當(dāng)檢測到反向比較信號/CP的上升沿時，第四延遲單元425在經(jīng)過第二延遲時段之后將反向比較信號/CP輸出。第三與門似6對比較信號CP和自第三延遲單元423輸出的延遲比較信號CP進行邏輯與運算以產(chǎn)生第一與信號LMSl。第四與門427對反向比較信號/CP和自第四延遲單元425輸出的延遲反向比較信號/CP進行邏輯與運算，以產(chǎn)生第二與信號LMS2。輸出控制器462根據(jù)第一與信號LMS1、第二與信號LMS2和正向信號FW控制主開關(guān)Ml和輔助開關(guān)M2的開關(guān)操作。輸出控制器462包括第五與門4 和第六與門429。第五與門4 對第一與信號 LMSl和正向信號FW進行邏輯與運算并將相應(yīng)結(jié)果輸入到第三驅(qū)動單元460。第六與門4 對第二與信號LMS2和正向信號FW進行邏輯與運算并將相應(yīng)結(jié)果輸入到第四驅(qū)動單元461。當(dāng)來自第五與門4 的輸出具有高電平時，第三驅(qū)動單元460產(chǎn)生用于使主開關(guān) Ml導(dǎo)通的主選通信號MG，且當(dāng)來自第五與門4 的輸出具有低電平時，第三驅(qū)動單元460 產(chǎn)生用于使主開關(guān)Ml斷開的主選通信號MG。當(dāng)來自第六與門429的輸出具有高電平時，第四驅(qū)動單元461產(chǎn)生用于使輔助開關(guān)M2導(dǎo)通的輔選通信號VG，且當(dāng)來自第六與門4 的輸出具有低電平時，第四驅(qū)動單元 461產(chǎn)生用于使輔助開關(guān)M2斷開的輔選通信號VG。
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在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的正向信號FW的允許電平為高電平的情況下， 當(dāng)反饋信號VF大于三角波信號TS時，主開關(guān)Ml導(dǎo)通，且當(dāng)反饋信號VF小于三角波信號TS 時，輔助開關(guān)M2導(dǎo)通。當(dāng)正向信號FW具有低電平時，主開關(guān)Ml和輔助開關(guān)M2都斷開，因此ACF逆變器10不運行。第二延遲時段用于防止主開關(guān)Ml和輔助開關(guān)M2都斷開。根據(jù)允許電平的反向信號BW，反激控制器430通過利用混合輸出電壓VHO來產(chǎn)生用于控制電源開關(guān)QS的開關(guān)操作的輔選通信號VG。圖12是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的反激控制器430的示意性框圖。反激控制器430包括第二反饋信號產(chǎn)生單元431、第二 PWM比較器433、三角波信號產(chǎn)生單元432、第七與門434和第五驅(qū)動單元438。 第二反饋信號產(chǎn)生單元431將參考電壓和混合輸出電壓VHO進行比較且產(chǎn)生用于控制電源開關(guān)QS的開關(guān)操作的反饋信號VF1。第二反饋信號產(chǎn)生單元431包括誤差產(chǎn)生單元435、比例積分單元(PI)436和箝位單元437。誤差產(chǎn)生單元435產(chǎn)生參考電壓VR和混合輸出電壓VHO之間的誤差ERl。比例積分單元(PI)436對所述誤差ERl進行比例積分以產(chǎn)生誤差放大信號EA1。 詳細(xì)地，比例積分單元(PI) 436通過將下列值相加來產(chǎn)生誤差放大信號EAl 通過將規(guī)定的比例增益乘以誤差ERl獲得的值和通過將規(guī)定的積分增益乘以通過對誤差ERl積分獲得的結(jié)果而獲得的值。箝位單元437通過限定最大值和最小值來產(chǎn)生反饋信號VF1，使得誤差放大信號 EAl無法超出(或者跳出)箝位范圍CFl。三角波信號產(chǎn)生單元432產(chǎn)生三角波信號TSl。三角波信號TSl確定電源開關(guān)QS 的切換頻率。第二 PWM比較器433包括被輸入有反饋信號VFl的非反向端⑴和被輸入有三角波信號TSi的反向端(-)，且當(dāng)輸入到非反向端(+)的信號大于輸入到反向端(-)的信號時，第二 PWM比較器433產(chǎn)生高電平比較信號CP1。當(dāng)輸入到非反向端⑴的信號小于輸入到反向端㈠的信號時，第二 PWM比較器433產(chǎn)生低電平比較信號CPl。第七與門434對比較信號CPl和反向信號BW進行邏輯與運算且將結(jié)果輸入到第五驅(qū)動單元438。當(dāng)來自第七與門434的輸出具有高電平時，第五驅(qū)動單元438產(chǎn)生用于使電源開關(guān)QS導(dǎo)通的輔選通信號VG，且當(dāng)來自第七與門434的輸出具有低電平時，第五驅(qū)動單元438產(chǎn)生用于使電源開關(guān)QS斷開的輔選通信號VG。在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的反向信號FW的允許電平為高電平的情況下， 當(dāng)反饋信號VFl大于三角波信號TSl時，電源開關(guān)QS導(dǎo)通，且當(dāng)反饋信號VFl小于三角波信號TSl時，電源開關(guān)QS斷開。當(dāng)反向信號BW具有低電平時，電源開關(guān)QS斷開，因此反激變換器20不運行。切換控制器400檢測混合輸出電壓VHO的波形并通過利用混合輸出電壓VHO來控制產(chǎn)生交流輸出(VAC_0UT)的切換電路40的操作。詳細(xì)地，與混合輸出電壓VHO降到低于規(guī)定的切換參考電壓的時間點同步，切換控制器440切換直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號re 以控制切換電路30的操作。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的切換控制器440的示意性框圖。如圖13所示，切換控制器440包括切換比較器441、切換鎖存器442和D觸發(fā)器 443。切換比較器441包括被輸入有混合輸出電壓VHO的反向端(_)和被輸入有切換參考電壓VL的非反向端(+)，且當(dāng)輸入到非反向端⑴的信號大于輸入到反向端㈠的信號時，切換比較器441產(chǎn)生高電平信號。當(dāng)輸入到非反向端(+)的信號小于輸入到反向端(_) 的信號時，切換比較器441產(chǎn)生低電平信號。切換鎖存器442與輸入到其輸入端的信號的下降沿同步，且經(jīng)過規(guī)定的第三延遲時段后通過其輸出端(Q)輸出高電平信號。與輸入到D觸發(fā)器443的時鐘端CLK的信號的上升沿同步，D觸發(fā)器443通過其輸出端(Q)將被輸入到其輸入端⑶的信號輸出，且使輸入到輸入端⑶的信號反向且通過反向輸出端(/Q)輸出反向的信號。D觸發(fā)器443的反向輸出端(/Q)連接到輸入端(D)。因此，與混合輸出電壓VHO下降到低于切換參考電壓VL的時間點同步，D觸發(fā)器 443的輸出端(Q)的輸出信號和反向輸出端(/Q)的輸出信號被切換。輸出端(Q)的輸出信號是直通門信號pg，反向輸出端(/Q)的輸出信號是翻轉(zhuǎn)門信號re。具體地，在輸出電壓VHO降到低于切換參考電壓VL的時間點，切換比較器441的輸出信號降低。從切換比較器441的輸出信號的下降沿的時間點開始、經(jīng)過第三延遲時段后，上升沿輸入到D觸發(fā)器443的時鐘端CLK。當(dāng)直通門信號PG和翻轉(zhuǎn)門信號TO分別具有低電平和高電平時，在上升沿輸入到時鐘端CLK的時間點，D觸發(fā)器443改變直通門信號 PG和翻轉(zhuǎn)門信號re以分別具有高電平和低電平。參照圖4，時間點T12是這樣一時間點從混合輸出電壓VHO下降到低于切換參考電壓的時間點開始，延遲了第三延遲時段的時間點。以此方式，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的逆變器及其驅(qū)動方法中，利用ACF 變換器和反激變換器產(chǎn)生具有整流交流波形的混合輸出電壓VH0。因此，可以降低相關(guān)技術(shù)的逆變器利用推挽式變換器產(chǎn)生的開關(guān)損耗。盡管已結(jié)合目前認(rèn)為是可行實施方式的內(nèi)容描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于所公開的實施方式，相反，本發(fā)明旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種改動和等同物。
權(quán)利要求
1.一種逆變器，所述逆變器包括混合變換器，所述混合變換器根據(jù)將電流從初級端傳輸?shù)酱渭壎说恼虿僮骱蛯㈦娏鲝乃龃渭壎藗鬏數(shù)剿龀跫壎说姆聪虿僮髦械钠渲兄粊懋a(chǎn)生符合整流交流波形的混合輸出電壓；切換電路，所述切換電路以所述混合輸出電壓的一個周期為單位切換所述混合輸出電壓以產(chǎn)生交流輸出；及逆變器控制器，所述逆變器控制器根據(jù)所述混合輸出電壓來選擇所述正向操作和所述反向操作中的其中之一，根據(jù)所選擇的操作控制電流傳輸，所述逆變器控制器還控制所述切換電路的操作，其中，所述混合變換器包括有源箝位正激(ACF)變換器和反激變換器。
2.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其中當(dāng)所述ACF變換器運行時，所述逆變器執(zhí)行所述正向操作，且當(dāng)所述反激變換器運行時，所述逆變器執(zhí)行所述反向操作。
3.如權(quán)利要求2所述的逆變器，其中所述逆變器控制器控制所述ACF變換器和所述反激變換器中的其中之一，使得所述混合輸出電壓在規(guī)定的整流交流臨界范圍內(nèi)以由此符合整流交流波形，且所述整流交流臨界范圍是基于所述整流交流波形設(shè)定的。
4.如權(quán)利要求3所述的逆變器，其中所述整流交流臨界范圍的下限是通過將第一增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述整流交流臨界范圍的上限是通過將第二增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述第二增益大于1，且所述第一增益小于1。
5.如權(quán)利要求4所述的逆變器，其中所述逆變器控制器包括選擇單元，所述選擇單元在已下降到所述下限的所述混合輸出電壓達(dá)到所述上限之前控制所述ACF變換器，且在已增大到所述上限的所述混合輸出電壓達(dá)到所述下限之前控制所述反激變換器。
6.如權(quán)利要求5所述的逆變器，其中所述選擇單元包括第一極限比較器，所述第一極限比較器比較所述混合輸出電壓和所述下限且根據(jù)比較結(jié)果輸出信號；第二極限比較器，所述第二極限比較器比較所述混合輸出電壓和所述上限且根據(jù)比較結(jié)果輸出信號；以及SR鎖存器，所述SR鎖存器包括被輸入來自所述第一極限比較器的輸出信號的置位端和被輸入來自所述第二極限比較器的輸出信號的復(fù)位端，所述SR鎖存器與輸入到所述置位端的第一沿同步地通過第一輸出端輸出第一電平信號，且與輸入到所述復(fù)位端的第二沿同步地通過第二輸出端輸出第二電平信號；其中根據(jù)所述第一電平信號產(chǎn)生用于控制所述ACF變換器的允許電平的正向信號，及根據(jù)所述第二電平信號產(chǎn)生用于控制所述反激變換器的允許電平的反向信號。
7.如權(quán)利要求6所述的逆變器，其中所述選擇單元還包括第一延遲單元，所述第一延遲單元在經(jīng)過規(guī)定的延遲時段后輸出所述第一電平信號，第二延遲單元，所述第二延遲單元在經(jīng)過所述延遲時段后輸出所述第二電平信號，第一邏輯門，所述第一邏輯門對來自所述第一延遲單元的輸出信號和所述第一電平信號進行邏輯運算以產(chǎn)生用于控制所述ACF變換器的信號，以及第二邏輯門，所述第二邏輯門對來自所述第二延遲單元的輸出信號和所述第二電平信號進行邏輯運算以產(chǎn)生用于控制所述反激變換器的信號，其中根據(jù)來自所述第一邏輯門的輸出信號產(chǎn)生用于控制所述ACF變換器的所述正向信號，且根據(jù)來自所述第二邏輯門的輸出信號產(chǎn)生用于控制所述反激變換器的所述反向信號。
8.如權(quán)利要求7所述的逆變器，其中所述延遲時段是用于防止發(fā)生以下情況的規(guī)定時間余量所述正向信號和所述反向信號都處于啟用狀態(tài)中。
9.如權(quán)利要求6所述的逆變器，其中所述ACF變換器根據(jù)所述允許電平的所述正向信號，通過利用輸入到所述初級端的直流輸入將電流輸送到所述次級端。
10.如權(quán)利要求9所述的逆變器，其中所述ACF變換器包括變壓器，所述變壓器包括初級端線圈和次級端線圈，所述初級端線圈的一端被提供直流輸入，所述次級端線圈將電流供應(yīng)到產(chǎn)生所述混合輸出電壓的輸出電容器； 主開關(guān)，所述主開關(guān)連接到所述初級端線圈的另一端； 電容器，所述電容器的一端連接到所述初級端線圈的所述另一端；以及輔助開關(guān)，所述輔助開關(guān)連接到所述電容器的另一端。
11.如權(quán)利要求10所述的逆變器，其中所述逆變器控制器包括ACF控制器，所述ACF控制器根據(jù)所述允許電平的所述正向信號，通過利用混合輸出電壓來產(chǎn)生分別用于控制所述主開關(guān)的開關(guān)操作和所述輔助開關(guān)的開關(guān)操作的主選通信號和輔選通信號。
12.如權(quán)利要求11所述的逆變器，其中所述ACF控制器包括反饋信號產(chǎn)生單元，所述反饋信號產(chǎn)生單元將參考電壓和所述混合輸出電壓進行比較以產(chǎn)生反饋信號，所述參考電壓被設(shè)定成具有與所述混合輸出電壓的頻率和相位同步的整流交流波形；三角波信號產(chǎn)生單元，所述三角波信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生用于確定所述主開關(guān)的切換頻率和所述輔助開關(guān)的切換頻率的三角波信號，以及脈寬調(diào)制(PWM)比較器，所述脈寬調(diào)制比較器根據(jù)通過比較所述反饋信號和所述三角波信號獲得的結(jié)果來產(chǎn)生比較信號，其中，根據(jù)所述允許電平的所述正向信號，所述ACF控制器與所述比較信號的第一沿同步地產(chǎn)生用于使所述主開關(guān)導(dǎo)通的電平的主選通信號，且與所述反向比較信號的第二沿同步地產(chǎn)生用于使所述輔助開關(guān)導(dǎo)通的電平的輔選通信號。
13.如權(quán)利要求12所述的逆變器，其中所述ACF控制器還包括第一延遲單元，當(dāng)檢測到所述比較信號的所述第一沿時，所述第一延遲單元在經(jīng)過規(guī)定的延遲時段后輸出所述比較信號；第二延遲單元，當(dāng)檢測到所述反向比較信號的所述第二沿時，所述第二延遲單元在經(jīng)過所述延遲時段后輸出所述反向比較信號；第一邏輯運算單元，所述第一邏輯運算單元對所述比較信號和來自所述第一延遲單元的輸出信號進行邏輯運算且輸出由此產(chǎn)生的信號；及第二邏輯運算單元，所述第二邏輯運算單元對所述反向比較信號和來自所述第二延遲單元的輸出信號進行邏輯運算且輸出由此產(chǎn)生的信號，其中根據(jù)所述允許電平的所述正向信號和來自所述第一邏輯運算單元的所述信號產(chǎn)生所述主選通信號，且根據(jù)所述允許電平的所述正向信號和來自所述第二邏輯運算單元的所述信號產(chǎn)生所述輔選通信號。
14.如權(quán)利要求9所述的逆變器，其中所述ACF變換器包括第一整流二極管，所述第一整流二極管的陽極連接到所述次級端線圈的一端； 第二整流二極管，所述第二整流二極管的陽極連接到所述次級端線圈的另一端，所述第二整流二極管的陰極連接到所述第一整流二極管的陰極；以及輸出濾波電感器，所述輸出濾波電感器的一端連接到所述第一整流二極管的陰極和所述第二整流二極管的陰極，所述輸出濾波電感器的另一端連接到所述輸出電容器。
15.如權(quán)利要求6所述的逆變器，其中所述反激變換器根據(jù)所述允許電平的所述反向信號、通過利用輸入到所述次級端的所述混合輸出電壓來將所述電流反向輸送到所述初級端。
16.如權(quán)利要求15所述的逆變器，其中所述反激變換器包括變壓器，所述變壓器包括初級端線圈和次級端線圈，所述初級端線圈的一端被提供所述混合輸出電壓，所述次級端線圈連接到所述初級端；及電源開關(guān)，所述電源開關(guān)連接到所述初級端線圈的另一端。
17.如權(quán)利要求16所述的逆變器，其中所述逆變器控制器包括反激控制器，所述反激控制器根據(jù)所述允許電平的反向信號通過利用所述混合輸出電壓來產(chǎn)生用于控制所述電源開關(guān)的開關(guān)操作的輔選通信號。
18.如權(quán)利要求17所述的逆變器，其中所述反激控制器包括反饋信號產(chǎn)生單元，所述反饋信號產(chǎn)生單元將參考電壓和所述混合參考電壓作比較以產(chǎn)生反饋信號，所述參考電壓被設(shè)定成具有與所述混合輸出電壓的頻率和相位同步的整流交流波形；三角波信號產(chǎn)生單元，所述三角波信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生用于確定所述電源開關(guān)的切換頻率的三角波信號；以及脈寬調(diào)制(PWM)比較器，所述脈寬調(diào)制比較器根據(jù)通過比較所述反饋信號和所述三角波信號獲得的結(jié)果而產(chǎn)生比較信號，其中根據(jù)所述允許電平的所述反向信號，與所述比較信號的第一沿同步地產(chǎn)生用于使所述開關(guān)電源導(dǎo)通的所述電平的輔選通信號。
19.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其中與所述混合輸出電壓下降到低于規(guī)定的切換參考電壓的第一時間點同步，所述切換電路以所述混合輸出電壓的一個周期為單位切換所述混合輸出電壓。
20.如權(quán)利要求19所述的逆變器，其中所述逆變器控制器包括通過檢測所述混合輸出電壓來檢測所述第一時間點的切換控制器，且與所述第一時間點同步地切換用于控制所述切換電路的操作的所述直通門信號和所述翻轉(zhuǎn)門信號。
21.如權(quán)利要求20所述的逆變器，其中所述切換電路包括兩個直通開關(guān)，所述兩個直通開關(guān)分別根據(jù)所述直通門信號執(zhí)行切換操作；以及兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)，所述兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)分別根據(jù)所述翻轉(zhuǎn)門信號執(zhí)行切換操作， 其中當(dāng)兩個所述直通開關(guān)導(dǎo)通時，所述混合輸出電壓成為交流輸出，當(dāng)兩個翻轉(zhuǎn)開關(guān)導(dǎo)通時，電壓反向的混合輸出電壓成為交流輸出。
22.如權(quán)利要求20所述的逆變器，其中所述切換控制器包括切換比較器，所述切換比較器包括被輸入所述混合輸出電壓的第一端和被輸入有所述切換參考電壓的第二端，且所述切換比較器根據(jù)通過比較均輸入到所述第一端和所述第二端的兩個信號獲得的結(jié)果來產(chǎn)生信號；切換鎖存器，所述切換鎖存器與來自所述切換比較器的信號的沿同步且從所述沿的時間點開始經(jīng)過規(guī)定的延遲時段后，輸出第一電平信號；以及D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器包括自其輸出所述直通門信號的輸出端、自其輸出所述翻轉(zhuǎn)門信號的反向輸出端、連接到所述反向輸出端的輸入端和輸入有所述切換鎖存器的輸出信號的時鐘端，與所述第一電平信號同步，所述D觸發(fā)器將所述輸入端的信號作為所述直通門信號輸出且將所述直通門信號反向以將其作為所述翻轉(zhuǎn)門信號輸出。
23.一種用于驅(qū)動包括有源箝位正激(ACF)變換器和反激變換器的逆變器的方法，所述方法包括以下步驟通過利用所述ACF變換器來將電流從初級端輸送到次級端；通過利用所述反激變換器將電流從所述次級端反向輸送到所述初級端；以及根據(jù)混合輸出電壓來選擇所述正向操作和反向操作中的其中之一操作，使得所述混合輸出電壓符合整流交流波形。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，所述方法還包括檢測所述混合輸出電壓的波形且以所述混合輸出電壓的一個周期為單位來切換所述混合輸出電壓以產(chǎn)生交流輸出。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，在選擇所述正向操作和所述反向操作中的其中之一時，所述正向操作和所述反向操作中的其中之一被選擇為使得所述混合輸出電壓在規(guī)定的整流交流臨界范圍內(nèi)，且基于所述整流交流波形設(shè)定所述整流交流臨界范圍。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述整流交流臨界范圍的下限是通過將第一增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述整流交流臨界范圍的上限是通過將第二增益乘以所述整流交流波形獲得的波形，所述第二增益大于1，所述第一增益小于1。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述的選擇所述正向操作和所述反向操作中的其中之一的步驟包括；當(dāng)所述混合輸出電壓下降到下限時，選擇所述正向操作，直到所述混合輸出電壓達(dá)到所述上限為止；以及當(dāng)所述混合輸出電壓增大到所述上限時，選擇所述反向操作，直到所述混合輸出電壓達(dá)到所述下限為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種逆變器及其驅(qū)動方法。所述逆變器包括有源箝位正激(ACF)變換器和反激變換器。選擇通過利用ACF變換器將電流從初級端傳輸?shù)酱渭壎说恼虿僮骱屯ㄟ^將反激變換器將電流從次級端傳輸?shù)匠跫壎说姆聪虿僮髦械钠渲兄粊懋a(chǎn)生整流交流。
文檔編號H02M3/335GK102447413SQ201110264520
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者桑帕特·謝卡瓦特, 趙東輝, 金明福 申請人:快捷韓國半導(dǎo)體有限公司