一种混合开关单相逆变器制造技术

本发明专利技术提供了一种混合开关单相逆变器，所述逆变器包括：直流电压源；与所述直流电压源连接的开关电流源；与所述开关电流源连接的单相逆变桥臂；与所述单相逆变桥臂连接的交直流滤波电路；与所述开关电流源及所述单相逆变桥臂连接的控制器。本申请仅使用一个全控型功率开关器件，系统成本更低、可靠性更高，适用于各种单相并网型、离网型、及储能型逆变电源。

【技术实现步骤摘要】
一种混合开关单相逆变器
本专利技术涉及电力电子电路领域，尤其涉及一种混合开关单相逆变器。
技术介绍
当前逆变器一般常用IGBT、MOSFET、IGCT等全控型器件，如图1所示的传统单相逆变器包括功率开关管S1、S2、S3、及S4，直流输入侧接有滤波电容Cin，根据功率开关器件的开关动作，输出一连串的交流方波电压，最大方波幅值限制为直流输入电压。该逆变器以对角线S1和S4、对角线S2和S3构成两组联动功率开关，两组功率开关交替开通，其结果是在交流侧输出正和负交递的方波电压，再经过电感L1、L2与电容Cout组成的交流滤波电路后输出正弦波电压。功率器件的具体开关顺序选择，根据控制目的的不同存在多种控制方式，如方波逆变控制、正弦波脉冲宽度调制(SPWM)等。全控开关逆变器成熟可靠，广泛应用于新能源并网发电、不间断电源、逆变电源、及电机驱动等场合。直流输入电压较低情况下，可在全控开关逆变器的直流侧增加DC/DC升压变换器构成两级式功率变换架构，如图2所示。DC/DC升压变换器一般使用Boost(升压)变换器以提升直流输入电压，因此两级式单相电压源逆变器的直流输入电压范围更宽，更加方便实际应用，尤其适宜于直流输入电压低的应用场合。逆变器中全控型功率开关器件为绝对性的主流应用，已有的SPWM逆变并网技术的研究也主要是针对全控开关逆变器。全控型功率开关器件的价格比较昂贵，构成的功率拓扑结构复杂，同时控制策略实施难度大，从而增大了逆变器的功率和控制电路成本、降低了系统可靠性。而半控型功率开关如晶闸管等功率等级更大、安全可靠、价格适中，可以尝试用于逆变器中。
技术实现思路
基于此，本专利技术有必要为解决传统逆变器的电路成本高、工作效率与可靠性低的问题，提供了一种混合开关单相逆变器。一种混合开关单相逆变器，所述逆变器包括：直流电压源；与所述直流电压源连接的开关电流源；与所述开关电流源连接的单相逆变桥臂；与所述单相逆变桥臂连接的交直流滤波电路；与所述开关电流源及所述单相逆变桥臂连接的控制器。在其中一个实施例中，所述直流电压源包括：直流输入电源Vdc；与所述直流输入电源Vdc并联的电容Cin。在其中一个实施例中，所述开关电流源包括：全控型开关器件Sb；与所述全控型开关器件Sb连接的电感Lb。在其中一个实施例中，所述单相逆变桥臂包括：半控型功率开关器件S1、S2、S3、及S4组成的换相电路；所述半控型功率开关器件S1和S2串联连接；所述半控型功率开关器件S3和S4串联连接；所述半控型功率开关器件S1和S2串联连接后与所述串联连接的半控型功率开关器件S3和S4并联。在其中一个实施例中，所述交直流滤波电路包括：电容Co，所述电容Co与所述单相逆变桥臂连接；电感L1和电感L2组成的电感单元；所述电感单元与所述电容Co并联。在其中一个实施例中，所述控制器包括：电压外环和电流内环；所述电压外环由输出电压采样电路与基准正弦波信号比较后产生电压误差信号，经过电压补偿器后得到电流参考信号，与输出电流采样信号比较并经过输出调制后得到正弦波脉冲宽度调制信号。在其中一个实施例中，所述逆变桥臂的换相电路为全桥、或半桥形式的电路。在其中一个实施例中，所述控制器为电压环和电流环的双环工作或只有一个电压环或一个电流环的控制器。在其中一个实施例中，所述半控型功率开关器件为可控硅、晶闸管或GTO，也可使用全控型功率开关器件。在其中一个实施例中，所述全控型功率开关器件可为全控型的三极管、MOSFET、IGCT或IGBT。有益效果：本专利技术提供了一种混合开关单相逆变器，所述逆变器包括：直流电压源；与所述直压电流源连接的开关电流源；与所述开关电流源连接的单相逆变桥臂；与所述单相逆变桥臂连接的交直流滤波电路；与所述开关电流源及所述单相逆变桥臂连接的控制器。直流输入电压经过电容器滤波后，进入由单个全控型功率开关器件构成的Buck-Boost开关电流源，全控型开关由SPWM(正弦波脉冲宽度调制)信号驱动，从而得到SPWM电流，进入由半控型功率开关器件构成的单相逆变桥臂，再经过电感器、电容器的交流滤波后得到正弦波输出。控制器实现交、直流侧的电量检测、通讯、保护等功能，同时也实现开关电流源的SPWM调制策略，及逆变桥臂的换相功能。这种新型逆变器的逆变桥臂无需使用全控型功率开关管，也无需使用直流母线电容器，并可充分利用开关电流源的内在升降压特性。因此成本更低、可靠性更高，适用于各种单相并网型、离网型、及储能型逆变电源中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1是传统的单级全控器件单相逆变器的电路原理图。图2是传统的双级全控器件单相逆变器的电路原理图。图3是本专利技术的混合开关单相全桥逆变器的电路原理图。图4是本专利技术的混合开关单相全桥逆变器的充电工作状态下的电路状态图。图5是本专利技术的混合开关单相全桥逆变器的第一放电工作状态下的电路状态图。图6是本专利技术的混合开关单相全桥逆变器的第二放电工作状态下的电路状态图。图7是本专利技术的混合开关单相半桥逆变器的电路原理图。图8是本专利技术的混合开关交错并联单相全桥逆变器的电路原理图。图9为本专利技术的混合开关单相全桥逆变器的电路模块框图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本专利技术所要解决的技术问题、技术方案和有益技术效果，以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。请参考图9，一种混合开关单相逆变器1，所述混合开关单相逆变器1包括：直流电压源100；与所述直流电压源100连接的开关电流源200；与所述开关电流源200连接的单相逆变桥臂300；与所述单相逆变桥臂300连接的交直流滤波电路400；与所述开关电流源200及所述单相逆变桥臂300连接的控制器500。具体的，如图9所示，所述直流电压源100、开关电流源200、单相逆变桥臂300以及所述交直流滤波电路400依次连接。所述控制器500同时与所述开关电流源200及所述单相逆变桥臂300连接，用于对所述开关电流源200及所述单相逆变桥臂300进行控制。在其中一个实施例中，所述直流电压源100包括：直流输入电源Vdc；与所述直流输入电源Vdc并联的电容Cin。需要说明的是，所述直流输入电源Vdc与所述电容Cin并联于直流电压源的正负电极两端。在其中一个实施例中，所述开关电流源200包括：全控型开关器件Sb；与所述全控型开关器件Sb连接的电感Lb。在其中一个实施例中，所述单相逆变桥臂300包括：半控型功率开关器件S1、S2、S3、及S4组成的换相电路；所述半控型功率开关器件S1和S2串联连接；所述半控型功率开关器件S3和S4串联连接；所述半控型功率开关器件S1和S2串联连接后与所述串联连接的半控型功率开关器件S3和S4并联。需要说明的是，所述半控型功率开关器件S1和S2串联连接的串联支路，与所述半控型功率开关器件S3和S4串联连接的串联支路并联于全控型功率开关器件Sb以及电源的负极之间。在其中一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合开关单相逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：直流电压源；与所述直流电压源连接的开关电流源；与所述开关电流源连接的单相逆变桥臂；与所述单相逆变桥臂连接的交直流滤波电路；与所述开关电流源及所述单相逆变桥臂连接的控制器。

【技术特征摘要】
1.一种混合开关单相逆变器，其特征在于，所述逆变器包括：直流电压源；与所述直流电压源连接的开关电流源；与所述开关电流源连接的单相逆变桥臂；与所述单相逆变桥臂连接的交直流滤波电路；与所述开关电流源及所述单相逆变桥臂连接的控制器。2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述直流电压源包括：直流输入电源Vdc；与所述直流输入电源Vdc并联的电容Cin。3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述开关电流源包括：全控型开关器件Sb；与所述全控型开关器件Sb连接的电感Lb。4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述单相逆变桥臂包括：半控型功率开关器件S1、S2、S3、及S4组成的换相电路；所述半控型功率开关器件S1和S2串联连接；所述半控型功率开关器件S3和S4串联连接；所述半控型功率开关器件S1和S2串联连接后与所述串联连接的半控型功率开关器件S3和S4并联。5.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述交直...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡炎申，
申请(专利权)人：胡炎申，
类型：发明
国别省市：广东,44