專利名稱：一種逆變器電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種逆變器電源裝置。
背景技術(shù)：
全橋逆變器電源的控制方式有兩種單極性PWM調(diào)制(脈沖寬度調(diào)制) 和雙極性PWM調(diào)制。雙極性PWM調(diào)制同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)，由 于開關(guān)管導(dǎo)通、關(guān)斷特性的不一致性以及控制死區(qū)時(shí)間的電路的參數(shù)的不一致， 可能導(dǎo)致同一橋臂的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)而導(dǎo)致開關(guān)管損壞。因此，這種 控制方式一般不采用。單極性PWM控制采用同一橋臂的開關(guān)管兩種工作狀態(tài) 上橋臂工作于低頻狀態(tài)一50Hz開關(guān)頻率，下橋臂工作于高頻狀態(tài)一幾十KHz, 且在過零切換時(shí)留有死區(qū)時(shí)間，因此不存在橋臂直通現(xiàn)象，這種控制方式在逆 變器中應(yīng)用較廣。但單極性PWM控制方法存在另一個(gè)問題在市電正負(fù)半周 都只有一個(gè)開關(guān)管作高頻切換，導(dǎo)致輸出電感的利用率下降，進(jìn)而降低了逆變 器電源的效率；同時(shí)，該種控制方式的DC (直流)電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)問題也4艮突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種逆變器電源裝置，旨在提升逆變器電源 裝置的效率。
本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的， 一種逆變器電源裝置，包括并聯(lián)于直流電源 兩端的兩個(gè)開關(guān)管支路、二極管D1、 D2和儲/釋能元件L1、 L2;
其中的一個(gè)開關(guān)管支路包括依次連接的開關(guān)管S1、 S5、 S3，開關(guān)管Sl的 一端與直流電源的正極連接，開關(guān)管S3的另一端與直流電源的負(fù)極連接；另一個(gè)開關(guān)管支路包括依次連接的開關(guān)管S2、 S6、 S4,開關(guān)管S2的一端與直流電 源的正極連接，開關(guān)管S4的另一端與直流電源的負(fù)極連接；
二極管Dl的陰極連接至開關(guān)管Sl與S5之間的節(jié)點(diǎn)，陽極與儲/釋能元件 L2的一端連接，陽極還同時(shí)連接到開關(guān)管S6與S4之間的節(jié)點(diǎn)；
二極管D2的陰極連接至開關(guān)管S2與S6之間的節(jié)點(diǎn)，P曰極與儲/釋能元件 Ll的一端連接，陽極還同時(shí)連接到開關(guān)管S5與S3之間的節(jié)點(diǎn)；
儲/釋能元件Ll的另一端與儲/釋能元件L2的另一端作為輸出端；
當(dāng)逆變器電源裝置輸出接的市電為正或作為獨(dú)立的電壓源輸出為正時(shí)，開 關(guān)管S5開通，開關(guān)管S2、 S3、 S6關(guān)斷，開關(guān)管S1、 S4^皮高頻信號同步觸發(fā)； 當(dāng)逆變器電源裝置輸出接的市電為負(fù)或作為獨(dú)立的電壓源輸出為負(fù)時(shí)，開關(guān)管 S6開通，開關(guān)管S1、 S4、 S5關(guān)斷，開關(guān)管S2、 S3^^高頻信號同步觸發(fā)。
本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變器電源裝置通過采用對稱結(jié)構(gòu)的四個(gè)開關(guān)管，可 在逆變器正常工作時(shí)，市電正負(fù)半周都有兩個(gè)開關(guān)管做高頻切換，這使得輸出 濾波電感的利用率達(dá)到100%。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變器電源裝置的結(jié)構(gòu)原理圖2是圖1所示裝置中各個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形以及輸出電壓的波形示意圖3、圖4分別是當(dāng)圖1所示裝置輸出接的市電為正或作為獨(dú)立的電壓源
輸出為正時(shí)的電流信號回路、以及切換后的續(xù)流信號回路示意圖5、圖6分別是當(dāng)圖1所示裝置輸出接的市電為負(fù)或作為獨(dú)立的電壓源
輸出為負(fù)時(shí)的電流信號回路、以及切換后的續(xù)流信號回路示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí) 施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅
4僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實(shí)施例中，選用四個(gè)開關(guān)管組成對稱的結(jié)構(gòu)，在逆變器正常工作時(shí)， 市電正負(fù)半周都有兩個(gè)開關(guān)管做高頻切換，這使得輸出濾波電感的利用率達(dá)到
100%。
圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變器電源裝置的結(jié)構(gòu)原理，包括電容C1 、 開關(guān)管Sl-S6、 二極管D1-D2、儲/釋能元件Ll-L2等，其中直流電源SG為光 伏或風(fēng)電等新能源裝置，也可以為其他形式的直流電源，電容Cl并聯(lián)于直流 電源SG的兩端，主要用于降低逆變環(huán)節(jié)輸入紋波。逆變環(huán)節(jié)由Sl-S6、 Dl-D2、 Ll-L2等組成。逆變器的輸出Grid經(jīng)濾波環(huán)節(jié)后接50Hz交流市電或者作為獨(dú) 立的電壓源向交流負(fù)載提供50Hz的交流電。
參照圖1，直流電源SG的兩端之間連4妻有兩個(gè)并^:的開關(guān)管支^^第一支 路包括依次連接的開關(guān)管S1、 S5、 S3,其中開關(guān)管Sl的一端與直流電源SG 的正極連接，開關(guān)管S3的另一端與直流電源SG的負(fù)極連接；第二支路包括依 次連接的開關(guān)管S2、 S6、 S4，其中開關(guān)管S2的一端與直流電源SG的正極連 接，開關(guān)管S4的另一端與直流電源SG的負(fù)極連接。二極管D1的陰極連接至 開關(guān)管Sl與S5之間的節(jié)點(diǎn)，陽極與儲/釋能元件L2的一端連接，同時(shí)還連接 到開關(guān)管S6與S4之間的節(jié)點(diǎn)；二極管D2的陰極連接至開關(guān)管S2與S6之間 的節(jié)點(diǎn)，陽極與儲/釋能元件Ll的一端連接，陽極還連接到開關(guān)管S5與S3之 間的節(jié)點(diǎn)；儲/釋能元件Ll的另一端與儲/釋能元件L2的另一端作為逆變電源 的輸出端。
逆變器電源裝置以50Hz的市電輸出頻率來切換開關(guān)管S5和S6,而開關(guān)管 Sl、 S2、 S3、 S4的驅(qū)動(dòng)信號則是由一個(gè)幾十KHz的高頻脈沖信號(例如20KHz ) 和50Hz的信號相與而得到，其中，開關(guān)管S1和S4的驅(qū)動(dòng)信號同步，開關(guān)管S 2和S3的驅(qū)動(dòng)信號同步，具體驅(qū)動(dòng)波形如圖2。
當(dāng)逆變器電源裝置輸出接的市電為正或作為獨(dú)立的電壓源輸出為正時(shí)，開 關(guān)管S5開通，開關(guān)管S2、 S3、 S6關(guān)斷，開關(guān)管S1、 S4被以幾十KHz的頻率(如20KHz)的高頻信號同步觸發(fā)。當(dāng)高頻觸發(fā)信號為1的時(shí)候，Sl、 S4導(dǎo)通， 電流信號回路如圖3中的虛線所示，儲/釋能元件Ll和L2同時(shí)進(jìn)行儲能，如果 輸出接的市電，則輸入直流源的中點(diǎn)電位和市電的中點(diǎn)電位是等電位的；當(dāng)高 頻觸發(fā)信號為O的時(shí)候，Sl、 S4截止，此時(shí)儲/釋能元件Ll和L2開始釋能， 逆變電路工作于續(xù)流狀態(tài)，電流信號回3各由L1、 L2、 D1和S5構(gòu)成，具體如圖 4中的虛線所示，如果輸出接的市電，則市電的中點(diǎn)電位是由Sl、 S2、 S3、 S4 分壓決定的。進(jìn)一步地，開關(guān)管Sl、 S2、 S3、 S4不僅結(jié)構(gòu)對稱，并且型號相 同，所以輸出端的L線、N線和輸入電源的正負(fù)極間只存在50Hz的低頻分量， 從而逆變器在高頻切換的時(shí)候輸入側(cè)和市電側(cè)(如果逆變器輸出接的是市電) 沒有高頻分量，減小了DCEMI。
當(dāng)逆變器電源裝置輸出接的市電為負(fù)或作為獨(dú)立的電壓源輸出為負(fù)時(shí)，開 關(guān)管S6開通，開關(guān)管S1、 S4、 S5關(guān)斷，開關(guān)管S2、 S3被以幾十KHz的頻率
(如20KHz)的高頻信號同步觸發(fā)。當(dāng)高頻觸發(fā)信號為1的時(shí)候，S2、 S3導(dǎo)通， 電流回路如圖5中的虛線所示，儲/釋能元件Ll和L2同時(shí)進(jìn)行儲能；如果輸出 接的市電，則輸入直流源的中點(diǎn)電位和市電的中點(diǎn)電位是同電位的。當(dāng)高頻觸 發(fā)信號為O的時(shí)候，S2、 S3截止，逆變電路工作于續(xù)流狀態(tài)，電流回路由L1、 L2、 D2和S6構(gòu)成，具體如圖6中的虛線所示，如果輸出接的市電，則市電的 中點(diǎn)電位是由S1、 S2、 S5、 S6分壓決定的。進(jìn)一步地，開關(guān)管S1、 S2、 S3、 S4不僅結(jié)構(gòu)對稱，并且型號相同，所以輸出端的L線、N線和輸入電源的正負(fù) 極間只存在50Hz的低頻分量，從而逆變器在高頻切換的時(shí)候輸入側(cè)和市電側(cè)
(如果逆變器輸出接的是市電)沒有高頻分量，減小了DCEMI。
進(jìn)一步地，為提高逆變器的效率，開關(guān)管Sl、 S2、 S3、 S4為型號相同的 MOS管，而開關(guān)管S5、 S6則選擇IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)為開關(guān)器件， 儲/釋能元件Ll-L2選擇電感實(shí)現(xiàn)，其中直流電源SG的正極同時(shí)連接MOS管 Sl、 S2的漏極，直流電源SG的負(fù)極同時(shí)連接MOS管S3、 S4的源極。
本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變器電源裝置通過采用對稱結(jié)構(gòu)的四個(gè)開關(guān)管，可
6在逆變器正常工作時(shí)，市電正負(fù)半周都有兩個(gè)開關(guān)管做高頻切換，這使得輸出 濾波電感的利用率達(dá)到100%。同時(shí)還可以對上述四個(gè)開關(guān)管選擇相同的型號，
達(dá)到減小DC EMI的目的，其中為進(jìn)一步提升效率，開關(guān)管Sl、 S2、 S3、 S4 可選用型號相同的MOS管，而開關(guān)管S5、 S6則選擇IGBT。另外，通過在直 流電源兩端并耳關(guān)電容C1 ，還可降低逆變環(huán)節(jié)輸入紋波。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(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 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種逆變器電源裝置，其特征在于，包括并聯(lián)于直流電源兩端的兩個(gè)開關(guān)管支路、二極管D1、D2和儲/釋能元件L1、L2；其中的一個(gè)開關(guān)管支路包括依次連接的開關(guān)管S1、S5、S3，開關(guān)管S1的一端與直流電源的正極連接，開關(guān)管S3的另一端與直流電源的負(fù)極連接；另一個(gè)開關(guān)管支路包括依次連接的開關(guān)管S2、S6、S4，開關(guān)管S2的一端與直流電源的正極連接，開關(guān)管S4的另一端與直流電源的負(fù)極連接；二極管D1的陰極連接至開關(guān)管S1與S5之間的節(jié)點(diǎn)，陽極與儲/釋能元件L2的一端連接，陽極還同時(shí)連接到開關(guān)管S6與S4之間的節(jié)點(diǎn)；二極管D2的陰極連接至開關(guān)管S2與S6之間的節(jié)點(diǎn)，陽極與儲/釋能元件L1的一端連接，陽極還同時(shí)連接到開關(guān)管S5與S3之間的節(jié)點(diǎn)；儲/釋能元件L1的另一端與儲/釋能元件L2的另一端作為輸出端；當(dāng)逆變器電源裝置輸出接的市電為正或作為獨(dú)立的電壓源輸出為正時(shí)，開關(guān)管S5開通，開關(guān)管S2、S3、S6關(guān)斷，開關(guān)管S1、S4被高頻信號同步觸發(fā)；當(dāng)逆變器電源裝置輸出接的市電為負(fù)或作為獨(dú)立的電壓源輸出為負(fù)時(shí)，開關(guān)管S6開通，開關(guān)管S1、S4、S5關(guān)斷，開關(guān)管S2、S3被高頻信號同步觸發(fā)。
2、 如權(quán)利要求1所述的逆變器電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)管S1、 S2、 S3、 S4的型號相同。
3、 如權(quán)利要求1所述的逆變器電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)管S1、 S2、 S3、 S4為MOS管。
4、 如權(quán)利要求1所述的逆變器電源裝置，其特征在于，所述開關(guān)管S5、 S6為IGBT管。
5、 如權(quán)利要求1所迷的逆變器電源裝置，其特征在于，所述儲/釋能元件 Ll、 L2為電感。
6、 如權(quán)利要求1所述的逆變器電源裝置，其特征在于，還包括并聯(lián)于直流 電源兩端的電容C1。
全文摘要
本發(fā)明適用于電源技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種逆變器電源裝置，包括并聯(lián)于直流電源兩端的兩個(gè)開關(guān)管支路、二極管D1、D2和儲/釋能元件L1、L2；其中一個(gè)開關(guān)管支路包括依次連接的開關(guān)管S1、S5、S3，S1一端與直流電源正極連接，S3另一端與直流電源負(fù)極連接；另一個(gè)開關(guān)管支路包括依次連接的S2、S6、S4，S2一端與直流電源正極連接，S4另一端與直流電源負(fù)極連接；D1陰極連接至S1與S5的節(jié)點(diǎn)，陽極同時(shí)連接到L2的一端和開關(guān)管S6與S4的節(jié)點(diǎn)；D2陰極連接至S2與S6的節(jié)點(diǎn)，陽極同時(shí)連接到L1的一端和開關(guān)管S5與S3的節(jié)點(diǎn)；L1的另一端與L2的另一端作為輸出端。通過采用上述對稱結(jié)構(gòu)，市電正負(fù)半周都有兩個(gè)開關(guān)管做高頻切換，使得輸出濾波電感的利用率達(dá)到100％。
文檔編號H02M7/44GK101645662SQ200910189758
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者林華勇 申請人:深圳科士達(dá)科技股份有限公司