多电平DC/AC转换器制造技术

多电平DC/AC转换器，包括：输入（5、7），可连接到直流电压源（3），具有输入电压（Vi）能够施加在其间的第一连接（5）和第二连接（7）；半桥，具有所述转换器的输出（U）被放置在其间的第一受控开关（21）和第二受控开关（25）；在所述第一受控开关（21）与所述第一连接（5）之间的第一连接分支（15），以及在所述第二受控开关（25）与所述第二连接（7）之间的第二连接分支（17）；第三受控开关（59），与所述第一受控开关（21）相关联，可与所述第一受控开关串联连接以产生超过第一极限值（Vi/2）的输出电压；与所述第二受控开关（25）相关联的第四受控开关（61），可与所述第二受控开关串联连接以产生低于第二极限值（-Vi/2）的输出电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对DC/AC转换器的改进，更确切地说，涉及多电平PWM转换器。
技术介绍
在许多工业应用中，要求在预定的电压把直流转换为交流。为了这个目的，使用了DC/AC转换器或逆变器。在可再生能源或替代能源的领域中会找到使用这些电路的典型实例。例如，光伏面板代表直流电能源，它用于以交流向本地负载供电，或者它被注入正常的AC配电网。替代能源领域的其他应用预期了使用不同类型的直流电源，如风力发电机、燃料电池等。一般来说，由光伏面板或另一种替代能源产生的直流电压相对低而不稳定，因为 参数的改变，比如辐射条件，它可能因为太阳的视运动而缓慢且规律地波动，也可能因为飘过的云和/或其他气象参数比如湿度改变而迅速且不可预测地波动。另一方面，该电源通过转换器连接的电负载或电网要求以固定的、很确定的频率和峰值的交流电压供电，典型情况下频率为50或60Hz，并且峰值电压为220V (在单相线路的情况下)。所以需要提供DC/AC转换器，它们能够把由直流电压源供应的电能转换为具有交流电压的电能，其中峰值典型情况下大于由该电源供应的直流电压值。为了这个目的，已经设计包括该电源与半桥或全桥转换器之间插入的升压转换器的电路。由于复杂性和升压级产生的成本，这些电路有第一种缺点。不仅如此，从转换器输出电压的波形谐波成分高，因此要求非常有力的输出滤波器，因而又增加了成本。其他公知电路(DE-A-10020537)采用全桥转换器，通过三个连接连接到串联的一对直流电源。与第二个电源并联的斩波模块或DC/DC转换器能够产生第二电平电压，使电桥交替地连接的两个电源的仅仅一个，或者串联连接到两个电源的端子。斩波模块处于导通或阻断，取决于电网电压值。以这种方式，获得了输出电感端电压的谐波成分降低。当斩波模块或DC/DC转换器活动时，电桥的电子开关(被设计为MOSFET、IGBT或其他适宜的组件)承受着高电压差并且它们在高电压下开关，因而损失率高并且需要按高电压额定值确定尺寸。DE-A-102006010694介绍了另外的转换器，专门设计为与光伏面板结合使用，它使用半桥结构。与半桥的电子开关并联放置的是两个分支，包含根据电网电压控制的DC/DC转换器和电子开关。利用这种布局，该转换器能够产生五个输出电压电平。该布局使得由半桥的两个分支控制的开关以及与半桥的分支并联放置的两个分支的两个开关必须为高电压值设计，以便支持最高电平的电压，因为开关损失高所以成本高而效率低。
技术实现思路
根据一方面，本专利技术提供了一种DC/AC转换器，它完全或部分克服了公知转换器的一个或多个缺点。本质上，本专利技术提供具有能够在其输入被连接到直流电压源的半桥的DC/AC转换器，其中所述半桥的两个受控开关与相应的辅助开关相关联，在输出电压被包含在零附近值的范围内时，它们能够以这样的方式被驱动为不活动，在所述值范围内，通过以具有变化负载循环的PWM驱动信号以适宜的切换频率驱动所述半桥的所述两个开关而产生所述输出电压，以获得所述输出电压的逐渐增加或逐渐减少。所述两个开关以互补信号驱动，使得所述开关之一闭合时所述另一个开关开路，反之亦然。反之亦然，当输出电压需要以这个极限值范围以外的值产生时，所述半桥的所述两个开关根据所述输出电压符号被驱动，方式为它们之一持续导通并且与所述辅助开关之一串联，所述辅助开关之一反过来也是一样以具有变化负载循环并为适宜的切换频率的PWM信号驱动。所述输出电压的符号确定所述半桥的两个开关中哪一个保持连续导通，以及哪一个辅助开关被置于与其串联并由PWM信号驱动。电压调节器与所述辅助开关相关联，使得所述输出电压能够逐渐呈现高于前述范围的上限值的正值，或者逐渐低于所述范围下限值的负值。在实践中，使用开关的串联布置产生所述输出电压的所述正的和负的半波部分·取决于所述输出电压的符号，所述半桥开关的一个或另一个用于在连续导通(永远闭合)的条件下，与以斩波PWM信号驱动的对应辅助开关串联。因此限制了所述辅助开关的电压额定值，具有一系列优点，以下将使之更加显而易见。这个概念能够扩展为对所述半桥的开关的每一个提供不止一个辅助开关，取决于要产生的所述输出电压的值，具有布置不止两个串联开关的可能性，从而获得具有更多的电平，因此所述输出电压的谐波成分减少了的转换器。根据本专利技术的转换器能够获得多个电平，从而允许输出正弦电压的谐波成分减少。不仅如此，在降低损失和降低组件成本方面也获得了电路优势。在某些实施例中，本专利技术提供的DC/AC转换器包括能够连接到直流电压源的输入；具有第一受控开关和第二受控开关的半桥；所述半桥与到所述直流电压源的连接之间的连接分支；与所述半桥的所述第一受控开关相关联的第三受控开关，能够与所述第一受控开关串联连接以产生超过第一极限值的输出电压；与所述第二受控开关相关联的第四受控开关，能够与所述第二受控开关串联连接以产生低于第二极限值的输出电压。在本专利技术的优选实施例中，所述转换器进一步包括第一电压调节器，放置为调节跨第一电容器的电压；第二电压调节器，放置为调节跨第二电容器的电压。所述第三受控开关连接在所述第一电容器的第一极板与所述半桥的所述第一受控开关之间，而所述第四受控开关连接在所述第二电容器的第一极板与所述半桥的所述第二受控开关之间。在一个实施例中，本专利技术提供了多电平的DC/AC转换器，包括-能够连接到直流电压源的输入，具有第一连接和第二连接，能够跨其施加输入电压，在所述第一和所述第二连接之间放置的中性点；-半桥，具有第一受控开关和第二受控开关，所述转换器的输出被放置其间；-所述第一受控开关与所述第一连接之间的第一连接分支以及所述第二受控开关与所述第二连接之间的第二连接分支；-第一电压调节器，放置为调节跨第一电容器的电压；-第二电压调节器，放置为调节跨第二电容器的电压；-第三受控开关，连接在所述第一电容器的第一极板与所述第一受控开关之间；-第四受控开关，连接在所述第二电容器的第一极板与所述第二受控开关之间。在某些实施例中，在所述直流电压源施加其间的所述第一和所述第二连接之间串联放置一对电容器，其间布置所述电路的中性点。某些优选实施例提供了 所述第一受控开关和所述第三受控开关经由所述第一连接分支连接到所述第一电容器的第二极板；以及所述第二受控开关和所述第四受控开关经由所述第二连接分支连接到所述第二电容器的第二极板。在某些实施例中，所述第一、第二、第三和第四受控开关的驱动方式为-以某切换频率切换所述第一和所述第二受控开关，维持所述第三和第四受控开 关持续开路，产生正极限值与负极限值之间的输出电压；-以某切换频率切换所述第三受控开关以及维持所述第一受控开关持续导通，产生高于所述正极限值的输出电压；-以某切换频率切换所述第四受控开关以及维持所述第二受控开关持续导通，产生低于所述负极限值的输出电压。根据本专利技术的转换器的进一步优选特征和实施例在附带的权利要求书中阐述，它们是本公开的完整部分。附图说明通过以下说明和附图将更好地理解本专利技术，其中图I显示了根据本专利技术的转换器的第一实施例的图；图2A至图2G显示了图I的电路的驱动电路的波形；图3显示了图I的电路中电流和电压图；图4显示了根据本专利技术的转换器的第二实施例的图；图5显示了图4的电路中输出电压的波形图；图6显示了图4的电路中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·玛蒂尼，M·瓦利阿尼，S·索达尼，
申请(专利权)人：宝威电源意大利股份公司，
类型：
国别省市：