CN101645662A

CN101645662A - 一种逆变器电源装置

Info

Publication number: CN101645662A
Application number: CN200910189758A
Authority: CN
Inventors: 林华勇
Original assignee: Shenzhen Kstar Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Kstar New Energy Co Ltd
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: CN101645662B

Abstract

本发明适用于电源技术领域，提供了一种逆变器电源装置，包括并联于直流电源两端的两个开关管支路、二极管D1、D2和储/释能元件L1、L2；其中一个开关管支路包括依次连接的开关管S1、S5、S3，S1一端与直流电源正极连接，S3另一端与直流电源负极连接；另一个开关管支路包括依次连接的S2、S6、S4，S2一端与直流电源正极连接，S4另一端与直流电源负极连接；D1阴极连接至S1与S5的节点，阳极同时连接到L2的一端和开关管S6与S4的节点；D2阴极连接至S2与S6的节点，阳极同时连接到L1的一端和开关管S5与S3的节点；L1的另一端与L2的另一端作为输出端。通过采用上述对称结构，市电正负半周都有两个开关管做高频切换，使得输出滤波电感的利用率达到100％。

Description

一种逆变器电源装置

技术领域

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种逆变器电源装置。

背景技术

全桥逆变器电源的控制方式有两种：单极性PWM调制(脉冲宽度调制)和双极性PWM调制。双极性PWM调制同一桥臂的两个开关管互补驱动，由于开关管导通、关断特性的不一致性以及控制死区时间的电路的参数的不一致，可能导致同一桥臂的两个开关管同时导通，进而导致开关管损坏。因此，这种控制方式一般不采用。单极性PWM控制采用同一桥臂的开关管两种工作状态：上桥臂工作于低频状态-50Hz开关频率，下桥臂工作于高频状态-几十KHz，且在过零切换时留有死区时间，因此不存在桥臂直通现象，这种控制方式在逆变器中应用较广。但单极性PWM控制方法存在另一个问题：在市电正负半周都只有一个开关管作高频切换，导致输出电感的利用率下降，进而降低了逆变器电源的效率；同时，该种控制方式的DC(直流)电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)问题也很突出。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种逆变器电源装置，旨在提升逆变器电源装置的效率。

本发明实施例是这样实现的，一种逆变器电源装置，包括并联于直流电源两端的两个开关管支路、二极管D1、D2和储/释能元件L1、L2；

其中的一个开关管支路包括依次连接的开关管S1、S5、S3，开关管S1的一端与直流电源的正极连接，开关管S3的另一端与直流电源的负极连接；另一个开关管支路包括依次连接的开关管S2、S6、S4，开关管S2的一端与直流电源的正极连接，开关管S4的另一端与直流电源的负极连接；

二极管D1的阴极连接至开关管S1与S5之间的节点，阳极与储/释能元件L2的一端连接，阳极还同时连接到开关管S6与S4之间的节点；

二极管D2的阴极连接至开关管S2与S6之间的节点，阳极与储/释能元件L1的一端连接，阳极还同时连接到开关管S5与S3之间的节点；

储/释能元件L1的另一端与储/释能元件L2的另一端作为输出端；

当逆变器电源装置输出接的市电为正或作为独立的电压源输出为正时，开关管S5开通，开关管S2、S3、S6关断，开关管S1、S4被高频信号同步触发；当逆变器电源装置输出接的市电为负或作为独立的电压源输出为负时，开关管S6开通，开关管S1、S4、S5关断，开关管S2、S3被高频信号同步触发。

本发明实施例提供的逆变器电源装置通过采用对称结构的四个开关管，可在逆变器正常工作时，市电正负半周都有两个开关管做高频切换，这使得输出滤波电感的利用率达到100％。

附图说明

图1是本发明实施例提供的逆变器电源装置的结构原理图；

图2是图1所示装置中各个开关管的驱动波形以及输出电压的波形示意图；

图3、图4分别是当图1所示装置输出接的市电为正或作为独立的电压源输出为正时的电流信号回路、以及切换后的续流信号回路示意图；

图5、图6分别是当图1所示装置输出接的市电为负或作为独立的电压源输出为负时的电流信号回路、以及切换后的续流信号回路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，选用四个开关管组成对称的结构，在逆变器正常工作时，市电正负半周都有两个开关管做高频切换，这使得输出滤波电感的利用率达到100％。

图1示出了本发明实施例提供的逆变器电源装置的结构原理，包括电容C1、开关管S1-S6、二极管D1-D2、储/释能元件L1-L2等，其中直流电源SG为光伏或风电等新能源装置，也可以为其他形式的直流电源，电容C1并联于直流电源SG的两端，主要用于降低逆变环节输入纹波。逆变环节由S1-S6、D1-D2、L1-L2等组成。逆变器的输出Grid经滤波环节后接50Hz交流市电或者作为独立的电压源向交流负载提供50Hz的交流电。

参照图1，直流电源SG的两端之间连接有两个并联的开关管支路，第一支路包括依次连接的开关管S1、S5、S3，其中开关管S1的一端与直流电源SG的正极连接，开关管S3的另一端与直流电源SG的负极连接；第二支路包括依次连接的开关管S2、S6、S4，其中开关管S2的一端与直流电源SG的正极连接，开关管S4的另一端与直流电源SG的负极连接。二极管D1的阴极连接至开关管S1与S5之间的节点，阳极与储/释能元件L2的一端连接，同时还连接到开关管S6与S4之间的节点；二极管D2的阴极连接至开关管S2与S6之间的节点，阳极与储/释能元件L1的一端连接，阳极还连接到开关管S5与S3之间的节点；储/释能元件L1的另一端与储/释能元件L2的另一端作为逆变电源的输出端。

逆变器电源装置以50Hz的市电输出频率来切换开关管S5和S6，而开关管S1、S2、S3、S4的驱动信号则是由一个几十KHz的高频脉冲信号(例如20KHz)和50Hz的信号相与而得到，其中，开关管S1和S4的驱动信号同步，开关管S2和S3的驱动信号同步，具体驱动波形如图2。

当逆变器电源装置输出接的市电为正或作为独立的电压源输出为正时，开关管S5开通，开关管S2、S3、S6关断，开关管S1、S4被以几十KHz的频率(如20KHz)的高频信号同步触发。当高频触发信号为1的时候，S1、S4导通，电流信号回路如图3中的虚线所示，储/释能元件L1和L2同时进行储能，如果输出接的市电，则输入直流源的中点电位和市电的中点电位是等电位的；当高频触发信号为0的时候，S1、S4截止，此时储/释能元件L1和L2开始释能，逆变电路工作于续流状态，电流信号回路由L1、L2、D1和S5构成，具体如图4中的虚线所示，如果输出接的市电，则市电的中点电位是由S1、S2、S3、S4分压决定的。进一步地，开关管S1、S2、S3、S4不仅结构对称，并且型号相同，所以输出端的L线、N线和输入电源的正负极间只存在50Hz的低频分量，从而逆变器在高频切换的时候输入侧和市电侧(如果逆变器输出接的是市电)没有高频分量，减小了DC EMI。

当逆变器电源装置输出接的市电为负或作为独立的电压源输出为负时，开关管S6开通，开关管S1、S4、S5关断，开关管S2、S3被以几十KHz的频率(如20KHz)的高频信号同步触发。当高频触发信号为1的时候，S2、S3导通，电流回路如图5中的虚线所示，储/释能元件L1和L2同时进行储能；如果输出接的市电，则输入直流源的中点电位和市电的中点电位是同电位的。当高频触发信号为0的时候，S2、S3截止，逆变电路工作于续流状态，电流回路由L1、L2、D2和S6构成，具体如图6中的虚线所示，如果输出接的市电，则市电的中点电位是由S1、S2、S5、S6分压决定的。进一步地，开关管S1、S2、S3、S4不仅结构对称，并且型号相同，所以输出端的L线、N线和输入电源的正负极间只存在50Hz的低频分量，从而逆变器在高频切换的时候输入侧和市电侧(如果逆变器输出接的是市电)没有高频分量，减小了DC EMI。

进一步地，为提高逆变器的效率，开关管S1、S2、S3、S4为型号相同的MOS管，而开关管S5、S6则选择IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为开关器件，储/释能元件L1-L2选择电感实现，其中直流电源SG的正极同时连接MOS管S1、S2的漏极，直流电源SG的负极同时连接MOS管S3、S4的源极。

本发明实施例提供的逆变器电源装置通过采用对称结构的四个开关管，可在逆变器正常工作时，市电正负半周都有两个开关管做高频切换，这使得输出滤波电感的利用率达到100％。同时还可以对上述四个开关管选择相同的型号，达到减小DC EMI的目的，其中为进一步提升效率，开关管S1、S2、S3、S4可选用型号相同的MOS管，而开关管S5、S6则选择IGBT。另外，通过在直流电源两端并联电容C1，还可降低逆变环节输入纹波。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种逆变器电源装置，其特征在于，包括并联于直流电源两端的两个开关管支路、二极管D1、D2和储/释能元件L1、L2；

2、如权利要求1所述的逆变器电源装置，其特征在于，所述开关管S1、S2、S3、S4的型号相同。

3、如权利要求1所述的逆变器电源装置，其特征在于，所述开关管S1、S2、S3、S4为MOS管。

4、如权利要求1所述的逆变器电源装置，其特征在于，所述开关管S5、S6为IGBT管。

5、如权利要求1所述的逆变器电源装置，其特征在于，所述储/释能元件L1、L2为电感。

6、如权利要求1所述的逆变器电源装置，其特征在于，还包括并联于直流电源两端的电容C1。