專利名稱：一種單相半橋三電平逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單相半橋三電平逆變器。
背景技術(shù)：
逆變器是指通過(guò)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷作用，將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的一種變換器。近年來(lái)，三電平逆變器由于具有輸出容量大、輸出電壓高、電流諧波含量小等優(yōu)點(diǎn)，在高壓大功率交流電機(jī)變頻調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的單相半橋三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有兩類，分別是“1”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和“T”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中“1”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。在該單相半橋逆變器中，通過(guò)在直流正負(fù)母線電壓之間串聯(lián)兩個(gè)容抗相等的電容 (即圖1中的電容Cl和電容C2)來(lái)獲得三個(gè)電平正母線電平、兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平、負(fù)母線電平。單相半橋逆變器交流輸出的一個(gè)接線端子從上述兩串聯(lián)電容的接點(diǎn)η引出，另一個(gè)交流輸出端子從圖中a點(diǎn)引出。該單相半橋逆變器的工作過(guò)程如下當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4、二極管D3、D4、D5、D6截止時(shí)， 輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于正母線電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管D1、D2截止，電流回路為Tl-T2-Ll-Ve-L2-Cl-Tl ；輸出側(cè)電流從Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D1、D2導(dǎo)通， 電流回路為 D2-Dl-Cl-L2-Ve-Ll-D2。當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T2、T3導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T4、二極管Dl、D2、D3、D4截止時(shí)， 輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到Ll時(shí)，二極管D5 導(dǎo)通，二極管D6截止，電流回路為D5-T2-Ll-Ve-L2-D5 ；輸出側(cè)電流從Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D6導(dǎo)通，二極管D5截止，電流回路為T3-D6-L2-Ve-Ll-T3。當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2、二極管Dl、D2、D5、D6截止時(shí)， 輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于負(fù)母線電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到Ll時(shí)，二極管D3、D4導(dǎo)通， 電流回路為D4-D3-Ll-Ve-L2-C2-D4 ；輸出側(cè)電流從Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D3、D4截止，電流回路為 T3-T4-C2-L2-Ve-Ll-T3。由上述工作過(guò)程可知，“1”字型三電平逆變器的四組半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管(Tl和Dl，T2 和D2，T3和D3，T4和D4)承受的最大電壓為直流總輸入電壓的一半，因此，可以選擇額定電壓較小的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管進(jìn)而減小其開(kāi)關(guān)損耗。但在該拓?fù)渲?，需要兩個(gè)箝位二極管D5、D6， 增加了器件個(gè)數(shù)和其損耗，同時(shí)還增加了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T2、T3的通態(tài)損耗。如圖2所示，是現(xiàn)有技術(shù)中“Τ”字型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。在該單相半橋逆變器中，通過(guò)在直流正負(fù)母線電壓之間串聯(lián)兩個(gè)容抗相等的電容 (即圖2中的電容Cl和電容C2)來(lái)獲得三個(gè)電平正母線電平，兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平，負(fù)母線電平，單相半橋逆變器交流輸出的一個(gè)接線端子從上述兩串聯(lián)電容的接點(diǎn)η引出，另一個(gè)交流輸出端子從圖中a點(diǎn)引出。
該單相半橋逆變器的工作過(guò)程如下當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4、D2、D3、D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn) a的電平等于正母線電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管Dl截止，電流回路為Tl-Ll-Ve-L2-Cl-Tl ；輸出側(cè)電流從電感Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管Dl導(dǎo)通，電流回路為 D1-C1-L2-Vg-L1-D1o當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T2、T3導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T4、Dl、D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管D3導(dǎo)通，二極管D2截止，電流回路為T2-D3--Ll-Ve-L2-T2 ；輸出側(cè)電流從電感Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D2 導(dǎo)通，二極管D3截止，電流回路為T3-D2-L2-Ve-Ll-T3。當(dāng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管T3、T4導(dǎo)通，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、T2、DU D2、D3截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn) a的電平等于負(fù)母線電平。輸出側(cè)電流從a點(diǎn)流出到電感Ll時(shí)，二極管D4導(dǎo)通，電流回路為D4-Ll-Ve-L2-C2-D4 ；輸出側(cè)電流從電感Ll流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，二極管D4截止，電流回路為 T4-C2-L2-Vg-L1-T4。由上述工作過(guò)程可知，“Τ”字型三電平逆變器的四組半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管中Tl、Τ4承受的最大電壓為直流總輸入電壓，Τ2、Τ3承受的最大電壓為一半直流總輸入電壓。因此，增加了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管Tl、Τ4的開(kāi)關(guān)損耗，但無(wú)需兩個(gè)箝位二極管，避免了該部分損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種單相半橋三電平逆變器， 以減小損耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率。為此，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案一種單相半橋三電平逆變器，用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，包括 四個(gè)開(kāi)關(guān)器件；所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件中的第一開(kāi)關(guān)器件、第三開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，其中，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第二開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)，第二開(kāi)關(guān)器件的第二端連接第三開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端；第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第三開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端，所述直流電源的分壓中點(diǎn)作為所述逆變器的第二輸出端。優(yōu)選地，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件均包括開(kāi)關(guān)管和與所述開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)的二極管?？蛇x地，所述二極管為獨(dú)立二極管或所述開(kāi)關(guān)管內(nèi)部自帶的反并聯(lián)二極管。優(yōu)選地，所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由正弦調(diào)制波與三角形載波交截產(chǎn)生。在所述正弦調(diào)制波的正半周期，第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，并且如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第三開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通；在所述正弦調(diào)制波的負(fù)半周期，第一開(kāi)關(guān)器件保持關(guān)斷狀態(tài)，第三開(kāi)關(guān)器件保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，則第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波反向后關(guān)器件導(dǎo)通。優(yōu)選地，所述單相半橋三電平逆變器還包括兩個(gè)分壓電容，串聯(lián)連接在所述直流電源之間，用于對(duì)所述直流電源進(jìn)行分壓，所述兩個(gè)分壓電容的連接點(diǎn)為所述直流電源的分壓中點(diǎn)。優(yōu)選地，所述兩個(gè)電容的容抗相同。優(yōu)選地，所述單相半橋三電平逆變器還包括濾波電路，連接在所述逆變器的第一輸出端和第二輸出端之間，用于濾除所述逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。優(yōu)選地，所述濾波電路包括電感，所述電感的第一端連接所述逆變器的第一輸出端，第二端連接交流負(fù)載或電網(wǎng)。優(yōu)選地，所述濾波電路還包括濾波電容，連接在所述電感的第二端與所述逆變器的第二輸出端之間。本發(fā)明實(shí)施例提供的單相半橋三電平逆變器，可以在保持三電平逆變器的器件數(shù)目最少的同時(shí)，降低部分開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，從而可以選用小功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管，減小損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。


為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中“1”字型單相半橋三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中“T”字型單相半橋三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中各開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器在第一工作模態(tài)下的電流回路示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器在第二工作模態(tài)下的電流回路示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器在第三工作模態(tài)下的電流回路示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例的方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。該單相半橋三電平逆變器用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，所述直流電源可以是光伏電源，也可以是儲(chǔ)能電池。該單相半橋三電平逆變器包括四個(gè)開(kāi)關(guān)器件。
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如圖3所示，各開(kāi)關(guān)器件包括開(kāi)關(guān)管和與所述開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)的二極管。所述開(kāi)關(guān)管可以是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管，比如MOSFET (高壓金屬氧化物硅場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、IGCT(集成門極換流晶閘管)、IEGT(增強(qiáng)注入柵晶體管)等。所述二極管可以是獨(dú)立二極管或所述開(kāi)關(guān)管內(nèi)部自帶的反并聯(lián)二極管。所述開(kāi)關(guān)管的漏極或集電極與所述二極管的陰極相連構(gòu)成所述開(kāi)關(guān)器件的第一端，所述開(kāi)關(guān)管的源極或發(fā)射極與所述二極管的陽(yáng)極相連構(gòu)成所述開(kāi)關(guān)器件的第二端。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例并不限定上述開(kāi)關(guān)管的類型， 還可以是其它類型的開(kāi)關(guān)管。如圖3所示，第一開(kāi)關(guān)器件由第一開(kāi)關(guān)管Tl和第一二極管Dl組成，第二開(kāi)關(guān)器件由第二開(kāi)關(guān)管T2和第二二極管D2組成，第三開(kāi)關(guān)器件由第三開(kāi)關(guān)管T3和第三二極管D3 組成，第四開(kāi)關(guān)器件由第四開(kāi)關(guān)管T4和第四二極管D4組成。其中，第一開(kāi)關(guān)器件、第三開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，其中，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第二開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)，在該實(shí)施例中， 所述分壓中點(diǎn)由兩個(gè)串聯(lián)連接在所述直流電源之間的分壓電容Cl、C2形成，所述分壓中點(diǎn)即為兩個(gè)分壓電容Cl、C2的連接點(diǎn)n，第二開(kāi)關(guān)器件的第二端連接第三開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端。第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第三開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端a，所述直流電源的分壓中點(diǎn)η作為所述逆變器的第二輸出端。在該實(shí)施例中，兩個(gè)分壓電容Cl、C2對(duì)所述直流電源進(jìn)行分壓，其容抗相同，以獲得三個(gè)電平，即正母線電平，兩電容串聯(lián)接點(diǎn)電平，負(fù)母線電平。需要說(shuō)明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，可以將上述單相半橋三電平逆變器中的四個(gè)開(kāi)關(guān)器件集成為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，也可以將上述分壓電容和/或?yàn)V波電路與所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件一起作為一個(gè)獨(dú)立設(shè)備應(yīng)用。本發(fā)明實(shí)施例的逆變器的調(diào)制方式為單極性脈沖寬度調(diào)制，四個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由正弦調(diào)制波(即調(diào)制信號(hào))與三角形載波(即載波信號(hào))交截產(chǎn)生，如圖4所示。其中，Ug為正弦調(diào)制波，比如50Hz, Uc是三角形載波，如20ΚΗζ。Si、S2、S3和S4 分別表示第一開(kāi)關(guān)器件、第二開(kāi)關(guān)器件、第三開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，Van表示所述逆變器的輸出信號(hào)。在所述正弦調(diào)制波Ug的正半周期，第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件以工頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，第一開(kāi)關(guān)器件和第三開(kāi)關(guān)器件以高頻脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。具體地，如圖4所示，第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，并且如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波的電平， 即Uc < Ug，則第一開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波的電平，即Uc > Ug，則第一開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第三開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通；在所述正弦調(diào)制波Ug的負(fù)半周期，第一開(kāi)關(guān)器件和第三開(kāi)關(guān)器件以工頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，第二開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件以高頻脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。具體地，如圖4所示，第一開(kāi)關(guān)器件保持關(guān)斷狀態(tài)，第三開(kāi)關(guān)器件保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，即Uc > _Ug，則第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，即Uc < _Ug，則第二開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第四開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。
需要說(shuō)明的是，上述高頻脈沖信號(hào)為PWM脈沖信號(hào)，比如可以是幾KHZ至幾十KHZ 之間范圍內(nèi)的脈沖信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器還可進(jìn)一步包括濾波電路， 連接在所述逆變器的第一輸出端和第二輸出端之間，用于濾除所述逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。需要說(shuō)明的是，上述逆變器的兩個(gè)輸出端，即節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)η之間所連接的濾波電路可以是L型，LC型、LCL型等。如圖3所示，該濾波電路包括電感L，電感L的第一端連接所述逆變器的第一輸出端a，第二端連接交流負(fù)載或電網(wǎng)Ve的一端。該濾波電路還可進(jìn)一步包括濾波電容C，連接在電感L的第二端與所述逆變器的第二輸出端η之間，與電感L組成LC型低通濾波器， 以濾除所述單相半橋三電平逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器可以工作在三個(gè)電平的工作模態(tài)，下面結(jié)合圖3進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明其工作過(guò)程。如圖5所示，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管Tl、第二開(kāi)關(guān)管Τ2導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)管Τ3、第四開(kāi)關(guān)管 Τ4、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于正母線電平。輸出側(cè)電流從節(jié)點(diǎn)a流出到電感L時(shí)，第一二極管Dl截止，電流回路為Tl-L-Ve-Cl-Tl ； 輸出側(cè)電流從電感L流進(jìn)a點(diǎn)時(shí)，第一二極管Dl導(dǎo)通，電流回路為Dl-Cl-Ve-L-Dl。如圖6所示，當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3導(dǎo)通，第一開(kāi)關(guān)管Tl、第四開(kāi)關(guān)管 T4、第一二極管D1、第四二極管D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于兩個(gè)分壓電容Cl、C2串聯(lián)接點(diǎn)η的電平，即Vd。/2，其中，Vd。為直流電源的電平。輸出側(cè)電流從節(jié)點(diǎn)a流出到L時(shí)， 第三二極管D3導(dǎo)通，第二二極管D2截止，電流回路為T2-D3-L-Ve-T2 ；輸出側(cè)電流從電感L 流進(jìn)節(jié)點(diǎn)a時(shí)，第二二極管D2導(dǎo)通，第三二極管D3截止，電流回路為T3-D2-Ve-L-T3。如圖7所示，當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3導(dǎo)通，第一開(kāi)關(guān)管Tl、第四開(kāi)關(guān)管 T4、第一二極管D1、第四二極管D4截止時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)a的電平等于兩個(gè)分壓電容Cl、C2串聯(lián)接點(diǎn)η的電平，即Vd。/2，其中，Vd。為直流電源的電平。輸出側(cè)電流從節(jié)點(diǎn)a流出到電感L 時(shí)，第三二極管D3導(dǎo)通，第二二極管D2截止，電流回路為T2-D3-L-Ve-T2 ；輸出側(cè)電流從電感L流進(jìn)節(jié)點(diǎn)a時(shí)，第二二極管D2導(dǎo)通，第三二極管D3截止，電流回路為T3-D2Ve-L-T3。由上述工作過(guò)程可以看出，本發(fā)明實(shí)施例單相半橋三電平逆變器，與現(xiàn)有的“1”字型拓?fù)湎啾?，無(wú)需兩個(gè)箝位二極管，減少了一個(gè)開(kāi)關(guān)管的通態(tài)損耗；與現(xiàn)有“T”字型拓?fù)湎啾?，器件?shù)目相同，而且其中兩組開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力降低一半，因此可以選用小功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)管，減小損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的設(shè)備；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種單相半橋三電平逆變器，用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，其特征在于，包括四個(gè)開(kāi)關(guān)器件；所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件中的第一開(kāi)關(guān)器件、第三開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，其中，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第二開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)，第二開(kāi)關(guān)器件的第二端連接第三開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端；第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第三開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端，所述直流電源的分壓中點(diǎn)作為所述逆變器的第二輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件均包括 開(kāi)關(guān)管和與所述開(kāi)關(guān)管反并聯(lián)的二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述二極管為獨(dú)立二極管或所述開(kāi)關(guān)管內(nèi)部自帶的反并聯(lián)二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述四個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由正弦調(diào)制波與三角形載波交截產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，在所述正弦調(diào)制波的正半周期，第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，并且如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷； 如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波的電平，則第一開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第三開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通；在所述正弦調(diào)制波的負(fù)半周期，第一開(kāi)關(guān)器件保持關(guān)斷狀態(tài)，第三開(kāi)關(guān)器件保持導(dǎo)通狀態(tài)，并且如果所述三角形載波的電平大于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，則第二開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，第四開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷；如果所述三角形載波的電平小于所述正弦調(diào)制波反向后的電平，則第二開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷，第四開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述單相半橋三電平逆變器還包括兩個(gè)分壓電容，串聯(lián)連接在所述直流電源之間，用于對(duì)所述直流電源進(jìn)行分壓，所述兩個(gè)分壓電容的連接點(diǎn)為所述直流電源的分壓中點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述兩個(gè)電容的容抗相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述單相半橋三電平逆變器還包括濾波電路，連接在所述逆變器的第一輸出端和第二輸出端之間，用于濾除所述逆變器輸出信號(hào)中的高頻分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述濾波電路包括電感，所述電感的第一端連接所述逆變器的第一輸出端，第二端連接交流負(fù)載或電網(wǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單相半橋三電平逆變器，其特征在于，所述濾波電路還包括濾波電容，連接在所述電感的第二端與所述逆變器的第二輸出端之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單相半橋三電平逆變器，該逆變器包括四個(gè)開(kāi)關(guān)器件；四個(gè)開(kāi)關(guān)器件中的第一開(kāi)關(guān)器件、第三開(kāi)關(guān)器件和第四開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)連接在所述直流電源之間，其中，第一開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的正端，第四開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述直流電源的負(fù)端；第二開(kāi)關(guān)器件的第一端連接所述直流電源的分壓中點(diǎn)，第二開(kāi)關(guān)器件的第二端連接第三開(kāi)關(guān)器件的第二端和第四開(kāi)關(guān)器件的第一端；第一開(kāi)關(guān)器件的第二端和第三開(kāi)關(guān)器件的第一端相連并作為所述逆變器的第一輸出端，所述直流電源的分壓中點(diǎn)作為所述逆變器的第二輸出端。利用本發(fā)明，可以減小損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H02M7/483GK102427306SQ20111032658
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者余鴻, 倪華, 傅立秦, 姚丹, 張婧, 汪洪亮, 王航, 邵章平 申請(qǐng)人:陽(yáng)光電源股份有限公司