电源逆变器电路制造技术

根据本发明专利技术的一个实施例的电源逆变器电路(1)是桥式电源逆变器电路，该桥式电源逆变器电路包括顺序串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第一和第二切换元件(11、12)以及顺序串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第三和第四切换元件(13、14)，该桥式电源逆变器电路把在较高和较低电压侧上的输入端子之间馈送的直流电力转换成交流电力。第一和第三切换元件(11、13)的组与第二和第四切换元件(12、14)的组中的一组在比另一组的频率更高的频率下控制切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源逆变器电路
本专利技术涉及一种用于将直流电力转换成交流电力的桥式电源逆变器电路。
技术介绍
作为用于将直流电力转换成交流电力的电源逆变器电路，桥式逆变器已被广泛熟知。作为这类桥式逆变器，非专利文献1公开了单相和三相逆变器。单相桥式逆变器包括顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第一和第二切换元件以及顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第三和第四切换元件。通过交替导通第一和第四切换元件的组与第二和第三切换元件的组，单相桥式逆变器在第一和第二切换元件的中间节点与第三和第四切换元件的中间节点之间产生单相交流电力(例如图6和9)。另一方面，三相桥式逆变器包括顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第一和第二切换元件、顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第三和第四切换元件、以及顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第五和第六切换元件。通过周期性地导通它们之间具有1/3周期的相位差的第一和第四切换元件的组、第三和第六切换元件的组、以及第五和第二切换元件的组，三相桥式逆变器在第一和第二切换元件的中间节点、第三和第四切换元件的中间节点、以及第五和第六切换元件的中间节点之中产生三相交流电力(例如图7和10)。非专利文献1还公开了用于在每组的切换元件处于导通的时段期间通过使用脉冲宽度调制(PWM)方案来执行切换控制的桥式逆变器(例如图13)。非专利文献1：IMAIKoji，PowerElectronicsHandbook(R&DPlanning有限公司，2002年2月)，第328－337页。这类桥式电源逆变器电路在单相和三相型中分别需要四个和六个切换元件。这种桥式电源逆变器电路以相同频率来执行对所有切换元件的切换控制。这使所有切换元件必需使用可以以相对高速度进行操作的切换元件，由此很难实现低成本。因此本专利技术的目的是提供一种可降低其成本的电源逆变器电路。
技术实现思路
根据本专利技术的电源逆变器电路是桥式电源逆变器电路，该桥式电源逆变器电路包括：顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第一和第二切换元件，该第一和第二切换元件具有与第一输出端子相连的中间节点；以及顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间的第三和第四切换元件，该第三和第四切换元件具有与第二输出端子相连的中间节点；电源逆变器电路用于交替导通第一以及第四切换元件组成的组和第二和第三切换元件组成的组以把在较高和较低电压侧上的输入端子之间馈送的直流电力转换成第一和第二输出端子之间的交流电力；其中第一和第三切换元件组成的组与第二和第四切换元件组成的组中的一组在比另一组的频率更高的频率下经受切换控制。对第一和第三切换元件组成的组和第二和第四切换元件组成的组中的一组，通过在比另一组的频率更高的频率下进行切换控制，电源逆变器电路可使用以相对低的速度进行操作且价格比较低廉的切换元件作为另一组中的切换元件。因此，该电源逆变器电路可实现低成本。同时，存在CMOSFET(互补金属氧化物半导体场效应晶体管)用作桥式电路中的切换元件这样的情况。也就是说，存在下述情况，即PMOSFET(P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)用于上臂侧上的第一和第三切换元件，同时NMOSFET(N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)用于下臂侧上的第二和第四切换元件。CMOSFET的有利之处在于它很容易由时钟信号来驱动，但是不利之处在于PMOSFET趋于呈现出比NMOSFET更低的操作速度，由此在切换控制中很难实现较高速度。因此对于电源逆变器电路来说优选是第二和第四切换元件组成的组在比第一和第三切换元件组成的组的频率更高的频率下经受切换控制。在这种情况下，下臂侧上的第二和第四切换元件在比第一和第三切换元件的频率更高的频率下经受切换控制，这在使用CMOSFET作为切换元件时是适当的，由此可同时获得快速的切换控制以及容易驱动切换元件这两者。优选地，在电源逆变器电路中，在当第一和第四切换元件导通时的交流电力的一半周期时段中，第一切换元件导通，同时第四切换元件经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制，并且在当第二和第三切换元件导通时的交流电力的另一半周期时段中，第三切换元件导通，同时第二切换元件经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制。优选地，在电源逆变器电路中，在当第一和第四切换元件导通时的交流电力的一半周期时段中，第一切换元件经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制，同时第四切换元件在至少两倍于第一切换元件的切换频率的频率下经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制，并且在当第二和第三切换元件导通时的交流电力的另一半周期时段中，第三切换元件经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制，同时第二切换元件在至少两倍于第三切换元件的切换频率的频率下经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制。优选地，在电源逆变器电路中，第一至第四切换元件经受切换控制以使得在第一和第二输出端子之间产生单相交流电力。这可实现低成本的全桥单相逆变器电路。优选地，电源逆变器电路进一步包括：第五和第六切换元件，该第五和第六切换元件顺序地串联连接在较高与较低电压侧的输入端子之间、具有与第三输出端子相连的中间节点；其中第一至第六切换元件经受切换控制，以使得第一、第三和第五切换元件组成的组与第二、第四和第六切换元件组成的组中的一组在比另一组的频率更高的频率下经受切换控制，从而在第一至第三输出端子之间产生三相交流电力。这可实现低成本的桥式三相逆变器电路。本专利技术可实现低成本的桥式电源逆变器电路。附图说明图1是用于对根据本专利技术的第一实施例的单相全桥逆变器进行说明的电路图；图2是用于对在其第一切换元件导通的时段期间根据第一实施例的逆变器的等效电路进行说明的示意图；图3是用于对在其第三切换元件导通的时段期间根据第一实施例的逆变器的等效电路进行说明的示意图；图4是用于对第一切换元件导通的时段期间根据第一实施例的逆变器的输出电压进行说明的示意图；图5是用于对根据第一实施例的逆变器的输出交流电压进行说明的示意图；以及图6是用于对根据本专利技术的第二实施例的单相桥式逆变器进行说明的电路图。具体实施方式在下面，参考附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明。在附图中，相同符号指代相同或等效部分。[第一实施例]图1是用于对根据本专利技术的第一实施例的逆变器进行说明的电路图。第一实施例的逆变器(电源逆变器电路)1是单相全桥逆变器。逆变器1将在较高电压侧输入端子TIH与较低电压侧输入端子TIL之间馈送的直流电力转换成第一和第二输出端子TO1、TO2之间的单相交流电力。逆变器1包括第一至第四切换元件11至14以及控制电路20。第一和第二切换元件11、12顺序地串联连接在较高与较低电压侧输入端子TIH、TIL之间，同时其中间节点与第一输出端子TO1相连。例如，上臂侧上的第一切换元件11是PMOSFET，而下臂侧上的第二切换元件12是NMOSFET。更具体地说，第一切换元件11具有与较高电压侧输入端子TIH相连的源级端子以及与第二切换元件12的漏极端子相连的漏极端子。第二切换元件12具有与较低电压侧输入端子TIL相连的源级端子。第一和第二切换元件11、12的漏极端子与第一输出端子TO1相连。第一和第二切换元件11、12具有与控制电路20相连的栅极端子。类似地，第三和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源逆变器电路，包括：第一切换元件和第二切换元件，顺序地串联连接在较高电压侧的输入端子与较低电压侧的输入端子之间，具有与第一输出端子相连的中间节点；以及第三切换元件和第四切换元件，顺序地串联连接在所述较高电压侧的输入端子与所述较低电压侧的输入端子之间，具有与第二输出端子相连的中间节点；所述电源逆变器电路交替导通所述第一切换元件以及所述第四切换元件组成的组和所述第二切换元件以及所述第三切换元件组成的组，使得把在所述较高电压侧上的输入端子和所述较低电压侧上的输入端子之间馈送的直流电力转换成在所述第一输出端子和所述第二输出端子之间的交流电力；其中，所述第一切换元件和所述第三切换元件组成的组与所述第二切换元件和所述第四切换元件组成的组中的其中一组在比另一组的频率更高的频率下经受切换控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.19 JP 2012-0953081.一种电源逆变器电路，包括：第一切换元件和第二切换元件，顺序地串联连接在较高电压侧的输入端子与较低电压侧的输入端子之间，具有与第一输出端子相连的中间节点；以及第三切换元件和第四切换元件，顺序地串联连接在所述较高电压侧的输入端子与所述较低电压侧的输入端子之间，具有与第二输出端子相连的中间节点；所述电源逆变器电路交替导通所述第一切换元件以及所述第四切换元件组成的组和所述第二切换元件以及所述第三切换元件组成的组，使得把在所述较高电压侧上的输入端子和所述较低电压侧上的输入端子之间馈送的直流电力转换成在所述第一输出端子和所述第二输出端子之间的交流电力；其中，所述第二切换元件以及所述第四切换元件组成的组在比所述第一切换元件以及所述第三切换元件组成的组的频率更高的频率下经受切换控制，其中，在当所述第一切换元件和第四切换元件导通时的交流电力的一半周期时段中，所述第一切换元件经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制，同时所述第四切换元件在至少两倍于所述第一切换元件的切换频率的频率下经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制，并且在当所述第二切换元件和所述第三切换元件导通时的交流电力的另一半周期时段中，所述第三切换元件经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制，同时使所述第二切换元件在至少两倍于所述第三切换元件的切换频率的频率下经受使用脉冲宽度调制方案的切换控制。2.根据权利要求1所述的电源逆变器电路，其中所述第一切换元件至第四切换元件经受切换控制，使得在所述第一输出端子和所述第二输出端子之间产生单相交流电力。3.一种电源逆变器电路，包括：第一切换元件和第二切换元件，顺序地串联连接在较高电压侧的输入端子与较低电压侧的输入端子之...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤川一洋，初川聪，志贺信夫，大平孝，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，国立大学法人丰桥技术科学大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP