一种H桥逆变电路制造技术

本发明专利技术涉及一种DC/AC逆变电路。一种H桥逆变电路，包括组成桥臂的功率开关元件，其中上半桥的功率开关元件采用两只IGBT管，下半桥的功率开关元件采用两只MOSFET管，上半桥的两只IGBT管的集电极接电源正极，上半桥的两只IGBT管的发射极分别接下半桥的两只MOSFET管的源极，下半桥的两只MOSFET管的漏极接电源地，上半桥的IGBT管的发射极和下半桥的MOSFET管的源极的连接节点组成H桥逆变电路的输出端。本发明专利技术相对于现有的H桥逆变电路，不论负载是在轻载还是在满载的工作情况下都具有较高的效率，具有明显的节能效果。同时，使用本发明专利技术可以减少逆变器对电网的电磁干扰和污染。本发明专利技术可广泛应用在各种逆变器中，如光伏发电逆变器，风力发电逆变器，方波逆变器，正弦波逆变器等等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种DC/AC逆变电路，特别是涉及一种高效H桥路逆变电路。具体应用在各种逆变器中，如光伏发电逆变器，风力发电逆变器，方波逆变器，正弦波逆变器等等。
技术介绍
目前，在通常的H桥逆变电路的设计应用中，四个桥臂采用相同的功率开关管(采用IGBT管或MOSFET管)，IGBT是最多被使用的器件。因为IGBT导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着电流的增加而显著增加。从而保证了逆变器在最大负载情况下，仍然可以保持较低的损耗和较高的效率。而在高频逆变电路的设计应用中，MOSFET管则被广泛采用，虽然MOSFET管的导通压降是线性的，但它又具有非常卓越的动态特性和高频工作能力，因此在突出频率特性的高频逆变电路中，常常选用MOSFET管。图1所示是目前常用的一种H桥逆变电路，是一种由G30T60构成的H桥逆变电路。其逆变工作过程是当控制电路的控制信号PWMl控制IGBT1、IGBT2导通，同时控制信号PWM2控制IGBT3、IGB1M关断时，电流方向由直流源正VDH，经IGBTl，ACl，交流负载(或交流源)，AC2，IGBT2到直流电源地。当控制电路的控制信号PWM2控制IGBT4、IGBT3导通； 同时控制信号PWMl控制IGBT1、IGBT2关断时，电流方向由直流源正VDHjS IGBT4，AC2，交流负载，AC1，IGBT2到直流电源地。在一个循环周期内，交流负载上流过的电流是交流。不论是采用IGBT组成的H桥逆变电路，或是采用MOSFET管组成的H桥逆变电路， 在实际应用中都存在不理想的地方1、采用IGBT时，由于IGBT导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着导通电流的增加而显著增加，在满负荷工作时，逆变转换效率较高；反之由于IGBT导通压降的非线性特性使得IGBT的导通压降并不会随着导通电流的减小而显著减小，在轻负荷时， 逆变转换效率相对较低。另一方面是由于IGBT的开关频率低，因此由IGBT组成的H桥逆变电路的频率特性不理想。2、采用MOSFET管时，频率特性提高了，但由于MOSFET管的导通压降是线性的，使得MOSFET的导通压降会随着导通电流的增加而显著增加，在满负荷工作时，逆变转换效率较低；反之，MOSFET的导通压降也会随着导通电流的减小而显著减小，在轻负荷时，逆变转换效率相对较高。3、逆变效率会随前级直流源功率变化而变化。采用IGBT组成的H桥逆变电路，逆变效率会随前级直流源功率的增大而增大；采用MOSFET组成的H桥逆变电路，逆变效率会随前级直流源功率的增大而减小。在光伏发电逆变器或风能发电逆变器中，此电路的缺点显现的更突出。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术不足，提出一种更高效率的H桥逆变电路，不论负载是在轻载工作还是在满载的工作情况下，都有较高的效率。本专利技术所采用的技术方案一种H桥逆变电路，包括组成桥臂的功率开关元件，所述H桥逆变电路的功率开关元件同时采用了 IGBT管和MOSFET管，其中上半桥的功率开关元件采用两只IGBT管，下半桥的功率开关元件采用两只MOSFET管，其中上半桥的两只IGBT管的集电极接电源正极(VDH)， 两只IGBT管的发射极分别接下半桥的两只MOSFET管的源极，下半桥的两只MOSFET管的漏极接电源地(GND)，上半桥的IGBT管的发射极和下半桥的MOSFET管的源极的连接节点组成 H桥逆变电路的输出端。所述的H桥逆变电路，在上半桥的两只IGBT管的集电极与发射极之间分别并联有保护二极管(Dl，D4)，所述保护二极管的负极接电源正极(VDH)；在下半桥的两只MOSFET 管的源极与漏极之间分别并联有保护二极管(D3，D2)，所述保护二极管的正极接电源地 (GND)0本专利技术的有益积极效果1、本专利技术相对于现有的H桥逆变电路，不论负载是在轻载工作还是在满载的工作情况下，都有较高的效率，具有明显的节能效果。使用本专利技术可使逆变桥路的逆变效率比现有技术提高2-4%点。如应用在一台 3. 6kw的光伏发电逆变器上每小时可多发电72w-lMw。本专利技术能够提高逆变效率的理论依据是，由于上半桥的IGBT管只作为电流极性控制器件，其开关频率只有50Hz，充分利用了 IGBT的大电流低导通压降的特性，避开了 IGBT管子高频特性差的弱点，从而降低总损耗和逆变器的输出电磁干扰。由下半桥的 MOSFET管控制逆变电路输出的正弦交流电的幅值，其开关频率工作在30KHz左右，充分利用了 MOSFET管的高频特性和导通压降是线性的特性，以适应交流负载的变化及前级直流源功率的变化。2、使用本专利技术，可以减少逆变器对电网的电磁干扰和污染。原有的逆变电路中， 上、下对臂的功率开关管(图1中IGBTl和IGBT2是对臂，IGBT3和IGBT4是对臂)工作在同一频率，而本专利技术中上臂的IGBT管只工作在50Hz，同现有技术相比大大降低了管子的开关频率，因此减少了逆变器对电网的电磁干扰和污染。附图说明图1 现有技术H桥逆变电路原理图； 图2 本专利技术H桥逆变电路原理图。具体实施例方式实施例一参见图2，为本专利技术由IGBT和MOSFET构成的H桥逆变电路，其与现有技术不同的是所述H桥路逆变电路同时采用了 IGBT管和MOSFET管，上半桥的开关管采用了二只IGBT管，下半桥的开关管采用了二只MOSFET管。本专利技术的H桥逆变电路的逆变工作过程是当控制电路的一路控制信号PWM控制 IGBTl导通、IGBT4关断，同时控制电路的另一路控制信号SPWM控制M0SFET2导通、M0SFET3 关断时，电流方向由直流源正VDHJS IGBTl，ACl，交流负载(或交流源)，AC2，M0SFET2到直流电源地；当控制电路的控制信号PWM控制IGBT4导通、IGBTl关断；同时控制信号SPWM控制M0SFET3导通、M0SFET2关断时，电流方向由直流源正VDHjS IGBT4，AC2，交流负载，AC1， M0SFET3到直流电源地；在一个循环周期内，交流负载上流过的电流是交流。逆变出的交流电的幅值由控制信号SPWM的频率和占空比决定。图1原有的逆变电路中，上下对臂管子(IGBT1和IGBT2是对臂，IGBT3和IGBT4是对臂)工作在同一频率，而本专利技术中上臂的IGBT管只工作在50Hz，同现有技术相比大大降低了管子的开关频率，因此减少了逆变器对电网的电磁干扰和污染。从图1和图2对比看出，本专利技术H桥路逆变电路与现有技术的区别在于上半桥的开关管采用了二只IGBT管，下半桥的开关管采用了二只MOSFET管。在工作控制方式上，本专利技术的H桥路逆变电路采用双频率(一路高频和一路低频)控制方式。上半桥的IGBT管只作为电流极性控制器件，由PWM控制信号控制逆变出的正弦交流电的极性，工作在工频50Hz ； 下半桥的MOSFET管进行SPWM高频切换，由SPWM控制信号控制逆变电路输出的正弦交流电的幅值，其工作频率在20kHz-40KHz。权利要求1.一种H桥逆变电路，包括组成桥臂的功率开关元件，其特征是所述H桥逆变电路的功率开关元件同时采用了 IGBT管和MOSFET管，其中上半桥的功率开关元件采用两只IGBT 管，下半桥的功率开关元件采用两只MOSFET管，上半桥的两只IGBT管的集电极接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种Ｈ桥逆变电路，包括组成桥臂的功率开关元件，其特征是：所述Ｈ桥逆变电路的功率开关元件同时采用了ＩＧＢＴ管和ＭＯＳＦＥＴ管，其中上半桥的功率开关元件采用两只ＩＧＢＴ管，下半桥的功率开关元件采用两只ＭＯＳＦＥＴ管，上半桥的两只ＩＧＢＴ管的集电极接电源正极（ＶＤＨ），上半桥的两只ＩＧＢＴ管的发射极分别接下半桥的两只ＭＯＳＦＥＴ管的源极，下半桥的两只ＭＯＳＦＥＴ管的漏极接电源地（ＧＮＤ），上半桥的ＩＧＢＴ管的发射极和下半桥的ＭＯＳＦＥＴ管的源极的连接节点组成Ｈ桥逆变电路的输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓霞，赵金璞，许斌，
申请(专利权)人：郑州朗睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：41