專利名稱：一種逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種逆變器。
背景技術(shù)：
目前在直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓的裝置中，為了盡可能提高轉(zhuǎn)換效率，在交流端可采用無變壓器并網(wǎng)的方案，隨之而來需要關(guān)注的問題是直流電源(例如太陽能電池板) 對(duì)地寄生電容的存在而帶來的共模漏電流的干擾，即，開關(guān)器件的動(dòng)作可能產(chǎn)生高頻時(shí)變電壓作用在寄生電容之上，進(jìn)而導(dǎo)致漏電流產(chǎn)生并可能超出范圍。高頻漏電流會(huì)降低系統(tǒng)效率，損害輸出電能質(zhì)量，增大系統(tǒng)電磁干擾，對(duì)人身造成威脅，形成安全隱患，且易導(dǎo)致漏電流保護(hù)裝置跳脫，影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。常規(guī)的全橋逆變電路如果采用雙極調(diào)制，可以得到穩(wěn)定的共模電壓，共模漏電流較小，但是轉(zhuǎn)換效率差，電感電流脈動(dòng)大，需采用較大的濾波電感；全橋逆變電路如果采用單極調(diào)制，則差模特性優(yōu)良，如輸入直流電壓利用率高、濾波電感電流脈動(dòng)小及效率高等受到關(guān)注，但同時(shí)產(chǎn)生開關(guān)頻率脈動(dòng)的共模電壓，進(jìn)而產(chǎn)生共模漏電流。增加漏電流吸收裝置雖然可以在一定程度上解決上述問題，但是又會(huì)帶來增加成本、降低能量轉(zhuǎn)換效率等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種逆變器，以避免產(chǎn)生開關(guān)頻率脈動(dòng)的共模電壓、抑制共模漏電流、提高能量轉(zhuǎn)換效率。為此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供如下技術(shù)方案—種逆變器，用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，包括六個(gè)開關(guān)器件和兩個(gè)二極管，每個(gè)開關(guān)器件分別具有一第一端和一第二端；第一開關(guān)器件SI、第一二極管Dl和第三開關(guān)器件S3串聯(lián)；第二開關(guān)器件S2、第二二極管D2和第四開關(guān)器件S4串聯(lián)；第一開關(guān)器件SI的第一端及第二開關(guān)器件S2的第一端分別連接所述直流電源的正端；第三開關(guān)器件S3的第二端及第四開關(guān)器件S4的第二端分別連接所述直流電源的負(fù)端;第五開關(guān)器件S5的第一端連接第一開關(guān)器件SI的第二端及第一二極管Dl的陰極，第二端連接第四開關(guān)器件S4的第一端及第二二極管D2的陽極；第六開關(guān)器件S6的第一端連接第二開關(guān)器件S2的第二端及第二二極管D2的陰極，第二端連接第三開關(guān)器件S3的第一端及第一二極管Dl的陽極；第五開關(guān)器件S5的第二端和第六開關(guān)器件S6的第二端為所述逆變器的兩個(gè)輸出端。優(yōu)選地，第一開關(guān)器件SI、第二開關(guān)器件S2、第三開關(guān)器件S3及第四開關(guān)器件S4 為對(duì)稱的開關(guān)管。[0015]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件SI、第二開關(guān)器件S2、第三開關(guān)器件S3及第四開關(guān)器件 S4 為 MOSFET。優(yōu)選地，在一個(gè)工作周期內(nèi)的前半周期，第二開關(guān)器件S2和第四開關(guān)器件S4以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第六開關(guān)器件S6導(dǎo)通，第一開關(guān)器件SI、第三開關(guān)器件S3和第五開關(guān)器件S5關(guān)斷；在一個(gè)工作周期內(nèi)的后半周期，第一開關(guān)器件SI和第三開關(guān)器件
S3以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第五開關(guān)器件S5導(dǎo)通，第二開關(guān)器件S2、第四開關(guān)器件S4和第六開關(guān)器件S6關(guān)斷。優(yōu)選地，所述高頻脈沖信號(hào)為PWM脈沖信號(hào)。優(yōu)選地，所述高頻脈沖信號(hào)為KHz范圍內(nèi)的脈沖信號(hào)。優(yōu)選地，所述逆變器還包括儲(chǔ)能元件，連接在所述直流電源的兩端。優(yōu)選地，所述儲(chǔ)能元件為電容。優(yōu)選地，所述逆變器還包括第一電感LI和第二電感L2，第一電感LI的第一端連接第六開關(guān)器件S6的第二端，第二電感L2的第一端連接第五開關(guān)器件S5的第二端，第一電感LI的第二端和第二電感L2的第二端分別連接于市電或者交流負(fù)載的兩端。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的逆變器，可以使續(xù)流回路與直流側(cè)完全斷開，有效抑制共模漏電流，提高能量轉(zhuǎn)換效率。

為了更清楚地說明本申請(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，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器的電路圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器工作過程中各開關(guān)器件的一種驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器在圖2所示驅(qū)動(dòng)信號(hào)下在負(fù)載電壓正半周期PWM 脈沖觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的電流回路示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器在圖脈沖關(guān)斷時(shí)的電流回路不意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器在圖脈沖觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)的電流回路示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器在圖脈沖關(guān)斷時(shí)的電流回路不意圖。
2所示驅(qū)動(dòng)信號(hào)下在負(fù)載電壓正半周期PWM 2所示驅(qū)動(dòng)信號(hào)下在負(fù)載電壓負(fù)半周期PWM 2所示驅(qū)動(dòng)信號(hào)下在負(fù)載電壓負(fù)半周期PWM
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型實(shí)施例的方案，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖I所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器的電路圖。該逆變器2用于將直流電源I輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電，提供給市電或交流負(fù)載3。逆變器2包括六個(gè)開關(guān)器件SI至S6，兩個(gè)二極管Dl、D2，每個(gè)開關(guān)器件分別具有一第一端和一第二端。其中第一開關(guān)器件SI、第一二極管Dl和第三開關(guān)器件S3串聯(lián)；第二開關(guān)器件S2、第二二極管D2和第四開關(guān)器件S4串聯(lián)；第五開關(guān)器件S5的第一端連接第一開關(guān)器件SI的第二端及第一二極管Dl的陰極，第二端連接第四開關(guān)器件S4的第一端及第二二極管D2的陽極；第六開關(guān)器件S6的第一端連接第二開關(guān)器件S2的第二端及第二二極管D2的陰極，第二端連接第三開關(guān)器件S3的第一端及第一二極管Dl的陽極；第五開關(guān)器件S5的第二端和第六開關(guān)器件S6的第二端作為逆變器2的兩個(gè)輸出端。該逆變器2還可進(jìn)一步包括連接在所述直流電源的兩端的儲(chǔ)能器件，該儲(chǔ)能器件可以是電容，如圖I中所示的電容Cl。如圖I所示，該逆變器2還可進(jìn)一步包括兩個(gè)電感LI、L2，其中第一電感LI的第一端連接第六開關(guān)器件S6的第二端，第二電感L2的第一端連接第五開關(guān)器件S5的第二端,第一電感LI的第二端和第二電感L2的第二端分別連接于市電或者交流負(fù)載的兩端。在該實(shí)施例中，第一開關(guān)器件SI的第一端及第二開關(guān)器件S2的第一端分別連接所述直流電源I的正端；第三開關(guān)器件S3的第二端及第四開關(guān)器件S4的第二端分別連接所述直流電源I的負(fù)端。上述第一開關(guān)器件SI、第二開關(guān)器件S2、第三開關(guān)器件S3及第四開關(guān)器件S4為對(duì)稱的開關(guān)管，比如M0SFET，相應(yīng)地，上述開關(guān)器件的第一端是指MOSFET的D極，第二端是指MOSFET的S極。上述第五開關(guān)器件S5和第六開關(guān)器件S6可以為IGBT，相應(yīng)地，第五開關(guān)器件S5、 第六開關(guān)器件S6的第一端是指集電極，第二端是指發(fā)射極。上述直流電源I可以是一發(fā)電機(jī)VDC，比如太陽能發(fā)電機(jī)。圖I所示逆變器的一個(gè)工作周期由前半周期和后半周期組成，對(duì)應(yīng)的逆變器在一個(gè)工作周期內(nèi)的工作過程分為兩個(gè)階段，分別是負(fù)載電壓為正時(shí)的工作階段和負(fù)載電壓為負(fù)時(shí)的工作階段。一個(gè)工作周期中，逆變器各開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形如圖2所示，其中，Va。表示負(fù)載上的電壓信號(hào)。在第一階段0 T/2(T表示一個(gè)開關(guān)周期，即負(fù)載電壓信號(hào)周期)，對(duì)應(yīng)于負(fù)載電壓為正時(shí)的工作階段，第二開關(guān)器件S2和第四開關(guān)器件S4以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第六開關(guān)器件S6導(dǎo)通，第一開關(guān)器件SI、第三開關(guān)器件S3和第五開關(guān)器件S5關(guān)斷。在第二階段T/2 T，對(duì)應(yīng)于負(fù)載電壓為負(fù)時(shí)的工作階段，第一開關(guān)器件SI和第三開關(guān)器件S3以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第五開關(guān)器件S5導(dǎo)通，第二開關(guān)器件S2、第四開關(guān)器件S4和第六開關(guān)器件S6關(guān)斷。上述高頻脈沖信號(hào)為PWM脈沖信號(hào)，比如可以是KHz范圍內(nèi)的脈沖信號(hào)。下面以圖2所示的調(diào)制方式為例，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例逆變器的工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。為了描述方便，下面先定義以下參數(shù)[0053]Vdc為直流電源的輸出電壓，Va。為圖中a點(diǎn)與0點(diǎn)的電壓，Vb。為圖中b點(diǎn)與0點(diǎn)的電壓，Vai為共模電壓，込為共模漏電流，Cai為直流電源I對(duì)地寄生電容的容值，即共模電容容值。在第一階段0 T/2，對(duì)應(yīng)于負(fù)載電壓為正時(shí)的工作階段，第二開關(guān)器件S2和第四開關(guān)器件S4以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第六開關(guān)器件S6導(dǎo)通，第一開關(guān)器件SI、第三開關(guān)器件S3和第五開關(guān)器件S5關(guān)斷。當(dāng)?shù)诙_關(guān)器件S2、第四開關(guān)器件S4開通時(shí)，由于第二二極管D2的陰極電壓高于陽極電壓，因此第二二極管D2保持阻斷狀態(tài)，沒有電流流過，電流回路為 VDC+ — S2 — S6 — LI —負(fù)載一L2 — S4 — VDC_，如圖 3 所示。此時(shí)，Vao = Vdc, Vbo = 0，逆變器的共模電壓為Vcm = (Vao+Vbo) /2 = (Vdc+0) /2 = Vdc/2(I)當(dāng)?shù)诙_關(guān)器件S2、第四開關(guān)器件S4關(guān)斷時(shí)，由于電感LI與L2中的電流不能突變，第二二極管D2的兩端電壓反向，第二二極管D2由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為開通狀態(tài)，形成了續(xù)流回路，電流回路變?yōu)長1 —負(fù)載一L2 — D2 — S6 — LI,如圖4所不。此時(shí)，Vao = Y J2, Vbo = Vde/2，逆變器的共模電壓為Vcm = (Vao+Vbo) /2 = (Vdc/2+Vdc/2) /2 = Vdc/2(2)可見，逆變器在上述第一階段，共模電壓保持不變，為Vdc;/2。在第二階段T/2 T，對(duì)應(yīng)于負(fù)載電壓為負(fù)時(shí)的工作階段，第一開關(guān)器件SI和第三開關(guān)器件S3以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第五開關(guān)器件S5導(dǎo)通，第二開關(guān)器件S2、第四開關(guān)器件S4和第六開關(guān)器件S6關(guān)斷。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)器件SI、第三開關(guān)器件S3開通時(shí)，由于第一二極管Dl的陰極電壓高于陽極電壓，第一二極管DI保持關(guān)斷狀態(tài)，沒有電流流過，電流回路為VDC+ — SI — S5 — L2 — 負(fù)載一LI — S3 — VDC_，如圖5所示。此時(shí)，Vao= 0，Vbo = Vd。，共模電壓為Vcm = (Vao+Vbo) /2 = (0+Vdc) /2 = Vdc/2 ；(3)當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)器件SI、第三開關(guān)器件S3關(guān)斷時(shí)，由于電感LI與L2中的電流不能突變，第一二極管Dl的兩端電壓反向，第一二極管Dl由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為開通狀態(tài)，形成了續(xù)流回路，電流回路變?yōu)長2 —負(fù)載一LI — Dl — S5 — L2,如圖6所不。此時(shí)，Vao= Vdc/2, Vbo = Vdc/2，共I旲電壓為Vcm = (Vao+Vbo) /2 = (Vdc/2+Vdc/2) /2 = Vdc/2(4)可見，逆變器在上述第二階段，共模電壓保持不變，為Vdc;/2。由上述對(duì)逆變器工作過程的分析可以看出，共模電壓Vcm在整個(gè)工作過程中始終恒定不變，由共模電壓Vai與共模漏電流ieM之間的關(guān)系(ieM = CCMdVCM/dt)可知，共模漏電流ic；M始終為零。以上對(duì)本實(shí)用新型實(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)本實(shí)用新型進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及設(shè)備；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，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，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種逆變器，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，包括六個(gè)開關(guān)器件和兩個(gè)二極管，每個(gè)開關(guān)器件分別具有一第一端和一第二端；第一開關(guān)器件(SI)、第一二極管(Dl)和第三開關(guān)器件(S3)串聯(lián)；第二開關(guān)器件(S2)、第二二極管(D2)和第四開關(guān)器件(S4)串聯(lián)；第一開關(guān)器件(SI)的第一端及第二開關(guān)器件(S2)的第一端分別連接所述直流電源的正端；第三開關(guān)器件(S3)的第二端及第四開關(guān)器件(S4)的第二端分別連接所述直流電源的負(fù)端；第五開關(guān)器件(S5)的第一端連接第一開關(guān)器件(SI)的第二端及第一二極管(Dl)的陰極，第二端連接第四開關(guān)器件(S4)的第一端及第二二極管(D2)的陽極；第六開關(guān)器件(S6)的第一端連接第二開關(guān)器件(S2)的第二端及第二二極管(D2)的陰極，第二端連接第三開關(guān)器件(S3)的第一端及第一二極管(Dl)的陽極；第五開關(guān)器件(S5)的第二端和第六開關(guān)器件(S6)的第二端為所述逆變器的兩個(gè)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的逆變器，其特征在于，第一開關(guān)器件(SI)、第二開關(guān)器件 (S2)、第三開關(guān)器件(S3)及第四開關(guān)器件(S4)為對(duì)稱的開關(guān)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變器，其特征在于，所述第一開關(guān)器件(SI)、第二開關(guān)器件 (S2)、第三開關(guān)器件(S3)及第四開關(guān)器件(S4)為M0SFET。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的逆變器，其特征在于，在一個(gè)工作周期內(nèi)的前半周期，第二開關(guān)器件(S2)和第四開關(guān)器件(S4)以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第六開關(guān)器件(S6)導(dǎo)通，第一開關(guān)器件(SI)、第三開關(guān)器件(S3)和第五開關(guān)器件(S5)關(guān)斷；在一個(gè)工作周期內(nèi)的后半周期，第一開關(guān)器件(SI)和第三開關(guān)器件(S3)以同步的高頻脈沖信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作，第五開關(guān)器件(S5)導(dǎo)通，第二開關(guān)器件(S2)、第四開關(guān)器件(S4)和第六開關(guān)器件(S6)關(guān)斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器，其特征在于，所述高頻脈沖信號(hào)為PWM脈沖信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器，其特征在于，所述高頻脈沖信號(hào)為KHz范圍內(nèi)的脈沖信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的逆變器，其特征在于，所述逆變器還包括儲(chǔ)能元件，連接在所述直流電源的兩端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的逆變器，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件為電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的逆變器，其特征在于，所述逆變器還包括第一電感(LI)和第二電感(L2),第一電感(LI)的第一端連接第六開關(guān)器件(S6)的第二端，第二電感(L2)的第一端連接第五開關(guān)器件(S5)的第二端,第一電感(LI)的第二端和第二電感(L2)的第二端分別連接于市電或者交流負(fù)載的兩端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種逆變器，用于將直流電源輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，包括六個(gè)開關(guān)器件和兩個(gè)二極管；第一開關(guān)器件、第一二極管和第三開關(guān)器件串聯(lián)；第二開關(guān)器件、第二二極管和第四開關(guān)器件串聯(lián)；第五開關(guān)器件的第一端連接第一開關(guān)器件的第二端及第一二極管的陰極，第二端連接第四開關(guān)器件的第一端及第二二極管的陽極；第六開關(guān)器件的第一端連接第二開關(guān)器件的第二端及第二二極管的陰極，第二端連接第三開關(guān)器件的第一端及第一二極管的陽極；第一開關(guān)器件的第一端及第二開關(guān)器件的第一端分別連接所述直流電源的正端；第三開關(guān)器件的第二端及第四開關(guān)器件的第二端分別連接所述直流電源的負(fù)端。該逆變器能有效抑制共模電流，提高逆變器的工作效率。
文檔編號(hào)H02M7/48GK202353485SQ20112027270
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者姚丹, 耿后來, 胡兵 申請(qǐng)人:陽光電源股份有限公司