專利名稱：一種h橋逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種DC/AC逆變電路，特別是涉及一種高效H橋路逆變電路。具體應(yīng)用在各種逆變器中，如光伏發(fā)電逆變器，風力發(fā)電逆變器，方波逆變器，正弦波逆變器等等。
背景技術(shù)：
目前，在通常的H橋逆變電路的設(shè)計應(yīng)用中，四個橋臂采用相同的功率開關(guān)管(采用IGBT管或MOSFET管)，IGBT是最多被使用的器件。因為IGBT導通壓降的非線性特性使得IGBT的導通壓降并不會隨著電流的增加而顯著增加。從而保證了逆變器在最大負載情況下，仍然可以保持較低的損耗和較高的效率。而在高頻逆變電路的設(shè)計應(yīng)用中，MOSFET管則被廣泛采用，雖然MOSFET管的導通壓降是線性的，但它又具有非常卓越的動態(tài)特性和高頻工作能力，因此在突出頻率特性的高頻逆變電路中，常常選用MOSFET管。圖1所示是目前常用的一種H橋逆變電路，是一種由G30T60構(gòu)成的H橋逆變電路。其逆變工作過程是當控制電路的控制信號PWMl控制IGBT1、IGBT2導通，同時控制信號PWM2控制IGBT3、IGB1M關(guān)斷時，電流方向由直流源正VDH，經(jīng)IGBTl，ACl，交流負載(或交流源)，AC2，IGBT2到直流電源地。當控制電路的控制信號PWM2控制IGBT4、IGBT3導通； 同時控制信號PWMl控制IGBT1、IGBT2關(guān)斷時，電流方向由直流源正VDHjS IGBT4，AC2，交流負載，AC1，IGBT2到直流電源地。在一個循環(huán)周期內(nèi)，交流負載上流過的電流是交流。不論是采用IGBT組成的H橋逆變電路，或是采用MOSFET管組成的H橋逆變電路， 在實際應(yīng)用中都存在不理想的地方
1、采用IGBT時，由于IGBT導通壓降的非線性特性使得IGBT的導通壓降并不會隨著導通電流的增加而顯著增加，在滿負荷工作時，逆變轉(zhuǎn)換效率較高；反之由于IGBT導通壓降的非線性特性使得IGBT的導通壓降并不會隨著導通電流的減小而顯著減小，在輕負荷時， 逆變轉(zhuǎn)換效率相對較低。另一方面是由于IGBT的開關(guān)頻率低，因此由IGBT組成的H橋逆變電路的頻率特性不理想。2、采用MOSFET管時，頻率特性提高了，但由于MOSFET管的導通壓降是線性的，使得MOSFET的導通壓降會隨著導通電流的增加而顯著增加，在滿負荷工作時，逆變轉(zhuǎn)換效率較低；反之，MOSFET的導通壓降也會隨著導通電流的減小而顯著減小，在輕負荷時，逆變轉(zhuǎn)換效率相對較高。3、逆變效率會隨前級直流源功率變化而變化。采用IGBT組成的H橋逆變電路，逆變效率會隨前級直流源功率的增大而增大；采用MOSFET組成的H橋逆變電路，逆變效率會隨前級直流源功率的增大而減小。在光伏發(fā)電逆變器或風能發(fā)電逆變器中，此電路的缺點顯現(xiàn)的更突出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種更高效率的H橋逆變電路，不論負載是在輕載工作還是在滿載的工作情況下，都有較高的效率。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種H橋逆變電路，包括組成橋臂的功率開關(guān)元件，所述H橋逆變電路的功率開關(guān)元件同時采用了 IGBT管和MOSFET管，其中上半橋的功率開關(guān)元件采用兩只IGBT管，下半橋的功率開關(guān)元件采用兩只MOSFET管，其中上半橋的兩只IGBT管的集電極接電源正極(VDH)， 兩只IGBT管的發(fā)射極分別接下半橋的兩只MOSFET管的源極，下半橋的兩只MOSFET管的漏極接電源地(GND)，上半橋的IGBT管的發(fā)射極和下半橋的MOSFET管的源極的連接節(jié)點組成 H橋逆變電路的輸出端。所述的H橋逆變電路，在上半橋的兩只IGBT管的集電極與發(fā)射極之間分別并聯(lián)有保護二極管(Dl，D4)，所述保護二極管的負極接電源正極(VDH)；在下半橋的兩只MOSFET 管的源極與漏極之間分別并聯(lián)有保護二極管(D3，D2)，所述保護二極管的正極接電源地 (GND)0本發(fā)明的有益積極效果
1、本發(fā)明相對于現(xiàn)有的H橋逆變電路，不論負載是在輕載工作還是在滿載的工作情況下，都有較高的效率，具有明顯的節(jié)能效果。使用本發(fā)明可使逆變橋路的逆變效率比現(xiàn)有技術(shù)提高2-4%點。如應(yīng)用在一臺 3. 6kw的光伏發(fā)電逆變器上每小時可多發(fā)電72w-lMw。本發(fā)明能夠提高逆變效率的理論依據(jù)是，由于上半橋的IGBT管只作為電流極性控制器件，其開關(guān)頻率只有50Hz，充分利用了 IGBT的大電流低導通壓降的特性，避開了 IGBT管子高頻特性差的弱點，從而降低總損耗和逆變器的輸出電磁干擾。由下半橋的 MOSFET管控制逆變電路輸出的正弦交流電的幅值，其開關(guān)頻率工作在30KHz左右，充分利用了 MOSFET管的高頻特性和導通壓降是線性的特性，以適應(yīng)交流負載的變化及前級直流源功率的變化。2、使用本發(fā)明，可以減少逆變器對電網(wǎng)的電磁干擾和污染。原有的逆變電路中， 上、下對臂的功率開關(guān)管(圖1中IGBTl和IGBT2是對臂，IGBT3和IGBT4是對臂)工作在同一頻率，而本發(fā)明中上臂的IGBT管只工作在50Hz，同現(xiàn)有技術(shù)相比大大降低了管子的開關(guān)頻率，因此減少了逆變器對電網(wǎng)的電磁干擾和污染。
圖1 現(xiàn)有技術(shù)H橋逆變電路原理圖； 圖2 本發(fā)明H橋逆變電路原理圖。
具體實施例方式實施例一參見圖2，為本發(fā)明由IGBT和MOSFET構(gòu)成的H橋逆變電路，其與現(xiàn)有技術(shù)不同的是所述H橋路逆變電路同時采用了 IGBT管和MOSFET管，上半橋的開關(guān)管采用了二只IGBT管，下半橋的開關(guān)管采用了二只MOSFET管。本發(fā)明的H橋逆變電路的逆變工作過程是當控制電路的一路控制信號PWM控制 IGBTl導通、IGBT4關(guān)斷，同時控制電路的另一路控制信號SPWM控制M0SFET2導通、M0SFET3 關(guān)斷時，電流方向由直流源正VDHJS IGBTl，ACl，交流負載(或交流源)，AC2，M0SFET2到直流電源地；當控制電路的控制信號PWM控制IGBT4導通、IGBTl關(guān)斷；同時控制信號SPWM控制M0SFET3導通、M0SFET2關(guān)斷時，電流方向由直流源正VDHjS IGBT4，AC2，交流負載，AC1， M0SFET3到直流電源地；在一個循環(huán)周期內(nèi)，交流負載上流過的電流是交流。逆變出的交流電的幅值由控制信號SPWM的頻率和占空比決定。圖1原有的逆變電路中，上下對臂管子(IGBT1和IGBT2是對臂，IGBT3和IGBT4是對臂)工作在同一頻率，而本發(fā)明中上臂的IGBT管只工作在50Hz，同現(xiàn)有技術(shù)相比大大降低了管子的開關(guān)頻率，因此減少了逆變器對電網(wǎng)的電磁干擾和污染。從圖1和圖2對比看出，本發(fā)明H橋路逆變電路與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于上半橋的開關(guān)管采用了二只IGBT管，下半橋的開關(guān)管采用了二只MOSFET管。在工作控制方式上，本發(fā)明的H橋路逆變電路采用雙頻率(一路高頻和一路低頻)控制方式。上半橋的IGBT管只作為電流極性控制器件，由PWM控制信號控制逆變出的正弦交流電的極性，工作在工頻50Hz ； 下半橋的MOSFET管進行SPWM高頻切換，由SPWM控制信號控制逆變電路輸出的正弦交流電的幅值，其工作頻率在20kHz-40KHz。
權(quán)利要求
1.一種H橋逆變電路，包括組成橋臂的功率開關(guān)元件，其特征是所述H橋逆變電路的功率開關(guān)元件同時采用了 IGBT管和MOSFET管，其中上半橋的功率開關(guān)元件采用兩只IGBT 管，下半橋的功率開關(guān)元件采用兩只MOSFET管，上半橋的兩只IGBT管的集電極接電源正極 (VDH),上半橋的兩只IGBT管的發(fā)射極分別接下半橋的兩只MOSFET管的源極，下半橋的兩只MOSFET管的漏極接電源地(GND)，上半橋的IGBT管的發(fā)射極和下半橋的MOSFET管的源極的連接節(jié)點組成H橋逆變電路的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋逆變電路，其特征是在上半橋的兩只IGBT管的集電極與發(fā)射極之間分別并聯(lián)有保護二極管(Dl，D4)，所述保護二極管的負極接電源正極(VDH)； 在下半橋的兩只MOSFET管的源極與漏極之間分別并聯(lián)有保護二極管(D3，D2)，所述保護二極管的正極接電源地(GND)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種DC/AC逆變電路。一種H橋逆變電路，包括組成橋臂的功率開關(guān)元件，其中上半橋的功率開關(guān)元件采用兩只IGBT管，下半橋的功率開關(guān)元件采用兩只MOSFET管，上半橋的兩只IGBT管的集電極接電源正極，上半橋的兩只IGBT管的發(fā)射極分別接下半橋的兩只MOSFET管的源極，下半橋的兩只MOSFET管的漏極接電源地，上半橋的IGBT管的發(fā)射極和下半橋的MOSFET管的源極的連接節(jié)點組成H橋逆變電路的輸出端。本發(fā)明相對于現(xiàn)有的H橋逆變電路，不論負載是在輕載還是在滿載的工作情況下都具有較高的效率，具有明顯的節(jié)能效果。同時，使用本發(fā)明可以減少逆變器對電網(wǎng)的電磁干擾和污染。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在各種逆變器中，如光伏發(fā)電逆變器，風力發(fā)電逆變器，方波逆變器，正弦波逆變器等等。
文檔編號H02M7/48GK102324866SQ201110302550
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者劉曉霞, 許斌, 趙金璞 申請人:鄭州朗?？萍加邢薰?br>