CN108809131B - 逆变器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件的应用领域，公开了一种逆变器系统。本发明中的逆变器系统包括逆变器和预调节电路；预调节电路包括一个或两个第一开关，逆变器包括多个第二开关；预调节电路能够在一个或两个第一开关以第一频率工作时，产生用于对逆变器的输出进行调节的预调节输出，其中，在预调节电路通过预调节输出对逆变器的输出进行调节时，在同一时刻逆变器的多个第二开关中至多有两个第二开关以第二频率工作而其余的第二开关以第三频率工作。本发明可以以较低的成本实现高频的宽禁带功率器件与低频的硅功率器件混合使用来进行逆变调节，使得逆变器以低的开关损耗将直流电转换为交流电输出，并缩小输出过滤器体积。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件的应用领域，特别涉及一种逆变器系统。
背景技术
目前，逆变器主要用于直交流逆变向电网输电和电机驱动，如图1和图2所示。使用如图3所示的正弦PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制，可以调制直流电压以产生具有120度相位偏移的三相正弦电流。产生的三相正弦电流经滤波可以将电力输送给电网或无滤波直接驱动交流无刷电机。当被驱动的电机是无刷直流电机时，可以使用恒定的直流电流驱动方案。其输入电流为预调节电路调制输出的直流电流，电机绕组电流为梯形电流。由于简单的控制，无刷直流电机被广泛使用。
目前，由于IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）承受高电压并具有较低的反向恢复损耗，目前大多数高压变频器都选用IGBT作为开关；在用于电机驱动时，由于电机通常具有较低的控制带宽（约1kHz）通常不需要高开关频率，IGBT也适合用于做电机的逆变器开关。但是，IGBT存在尾电流问题，通常只用于低于20kHz的频率下进行开关工作。这种频率上的限制限制了在设计逆变器时滤波器尺寸的减小，在驱动电机时，限制了电机的纹波电流的降低。滤波器尺寸无法降低的话，逆变器成本和重量无法降低，高的纹波电流会导致更高的电机铜和磁芯损耗。
为了最大限度地减少逆变器输出滤波器尺寸和成本，最直接的解决方案是提高开关频率。与Si（硅）基开关相比，如MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT相比，WBG（宽禁带半导体）器件具有出色的开关性能。WBG器件可以更快地开关切换并具有更低的反向恢复，因此它们可以显著降低开关损耗并以提高开关频率来降低纹波电流。但是，目前WBG器件的成本要高得多（大约是硅基器件的5倍），并且其高开关速度（dv / dt）会导致电机绕组老化和绝缘击穿问题。因此，工业界急求寻找一种能低成本使用WBG器件于电机驱动和交直逆变，并提高系统效率的方法。本发明是在这一背景下产生的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种逆变器系统，通过混合使用宽窄禁带半导体器件，可以以较低的成本实现对逆变器的调节，使得逆变器以低的开关频率将直流电转换为所需的交流电输出，并提高功率变换效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种逆变器系统，包括逆变器和预调节电路；
预调节电路包括一个或两个第一开关，逆变器包括多个第二开关；
预调节电路能够在一个或两个第一开关以第一频率工作时，产生用于对逆变器的输出进行调节的预调节输出，其中，
在预调节电路通过预调节输出对逆变器的输出进行调节时，在同一时刻逆变器的多个第二开关中至多有两个第二开关以第二频率工作而其余的第二开关以第三频率工作；
其中，第一频率大于第二频率，第二频率大于或等于第三频率，第一开关为宽禁带开关管，第二开关为硅基开关管。
在一示范例中，预调节电路还包括第一滤波器；
预调节电路中的一个或两个第一开关基于接收到的第一脉冲信号，生成具有第一频率的第二脉冲信号；
第一滤波器用于对第二脉冲信号进行滤波，以减小第二脉冲信号中高低电平的转换速度，生成具有第一频率的预调节输出；并且
在预调节电路通过预调节输出对逆变器的输出进行调节时，逆变器的多个第二开关均以第三频率为开关频率工作，并且逆变器的输出与预调节输出相同。
在另一示范例中，所述第二脉冲信号是具有第一频率的矩形波，所述预调节输出是具有第一频率的梯形波形。
在另一示范例中，预调节电路包括两个第一开关，第一滤波器包括串联接的第一电感和第一电容；
两个第一开关中的一个第一开关的第一电极与另一个第一开关的第二电极连接，两个第一开关中的一个第一开关的第二电极和另一个第一开关的第一电极分别连接直流电输入的第一输入端和第二输入端，两个第一开关的第三电极均接收第一脉冲信号；
第一电感的第一端接收第二脉冲信号，第一电感的第二端连接第一电容的第一端，第一电容的第二端连接直流电输入的第二输入端。
在另一示范例中，预调节电路还包括串联接的第一二极管和第二二极管，串联接的第一二极管和第二二极管与逆变器并联。
在另一示范例中，逆变器系统满足以下各项中的至少一项：
第一开关为碳化硅或氮化镓开关管，第二开关为硅基绝缘栅双极型晶体管或金属-氧化物半导体场效应晶体管；
第一频率的范围为20～200kHz，第二频率的范围为4～20kHz，第三频率的范围为0～200Hz；
逆变器包括6个第二开关，输出负载为无刷直流电机，第三频率为无刷直流电机的电流频率。
在一示范例中，预调节电路基于接收到的第三脉冲信号生成包括整形电压的预调节输出，其中，在整形电压的每个周期内只有一个正弦波形的波峰；
在预调节电路通过预调节输出对逆变器的输出进行调节时，在同一时刻逆变器的多个第二开关中有两个第二开关以第二频率工作而其余的第二开关以第三频率工作；并且
在整形电压的调节下，逆变器输出具有第三频率的正弦交流电流和具有第二频率的交流电压。
在另一示范例中，逆变器包括6个第二开关，整形电压的频率为第三频率的6倍，逆变器输出三相交流电流；
在预调节电路通过预调节输出对逆变器的输出进行调节时，在逆变器输出的交流电流的每1/6个周期内，6个第二开关中有两个第二开关以第二频率工作而其余的4个第二开关以第三频率工作。
在另一示范例中，如果逆变器是三相输出，则整形电压的频率是第三频率的6倍。如果逆变器是单相输出，则整形电压的频率是第三频率的2倍。
在另一示范例中，预调节电路对直流电输入进行升压或者降压以生成整形电压。
在另一示范例中，预调节电路包括两个第一开关和串联接的第二电感和第二电容；
两个第一开关中的一个第一开关的第一电极连接另一个第一开关的第二电极和第二电感的第一端，两个第一开关中的一个第一开关的第二电极连接直流电输入的第一输入端，两个第一开关中的另一个第一开关的第一电极连接直流电输入的第二输入端，两个第一开关的第三电极均接收第三脉冲信号，第二电感的第二端连接第二电容的第一端，第二电容的第二端连接直流电输入的第二输入端。
在另一示范例中，逆变器的输出负载为无刷交流电机。
在另一示范例中，预调节电路包括两个第一开关、第三电感和第三电容；并且
两个第一开关中的一个第一开关的第一电极连接另一个第一开关的第二电极和第三电感的第二端，第三电感的第一端连接直流电输入的第一输入端，两个第一开关中的一个第一开关的第二电极连接第三电容的第一端，两个第一开关中的另一个第一开关的第一电极连接直流电输入的第二输入端。
在另一示范例中，逆变器的输出交流电流通过第二滤波器后输出给负载，并且负载为交流电网。
在另一示范例中，逆变器系统满足以下各项中的至少一项：
第一开关为碳化硅或氮化镓开关管，第二开关为硅基绝缘栅双极型晶体管或金属-氧化物半导体场效应晶体管；
第一频率的范围为20～200kHz，第二频率的范围为4～20kHz，第三频率为范围为0～200Hz，优选地，为50Hz 或60Hz。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
通过混合使用高频的宽禁带功率器件和低频的硅功率器件，以较低成本实现对逆变器输出效率的提高和对逆变器的开关损耗的降低，并且高开关频率有效缩小了输出过滤器的体积。
进一步地，通过混合使用高频的宽禁带功率器件和低频的硅功率器件，使得逆变器输出高频电压至电机，能以较低的成本在减小开关损耗的同时有效减小电流纹波，从而减小对电机铜芯和磁芯的损耗。
进一步地，采用滤波器减小逆变器输出中的高低电平转换速度，能够有效避免高开关速度带来的电机绕组老化和绝缘击穿问题。
进一步地，在逆变器两端并联两个二极管，对逆变器输出的脉冲电压进行钳位，防止逆变器输出的梯形波电压中的电压不过高或者低于零。
进一步地，利用宽禁带开关以高频产生的整形电压调节逆变器的输出，并使得逆变器中的IGBT在同一时刻只有一对硅基开关以中等频率（如第二频率）进行开关切换，而其他开关仍然以输出交流电流的频率（如低于第二频率）进行开关切换，从而以较低的成本实现对逆变器输出功率的提高，并将IGBT的开关损耗降低为三分之一。
附图说明
图1是现有技术中用于交流电网的逆变器及其滤波器的电路图。
图2是现有技术中用于电机的逆变器的电路图。
图3是在PWM信号下逆变器生成的交流电信号具有纹波电流的示意图。
图4是根据本发明实施方式的逆变器系统的电路图。
图5是根据本发明实施方式的逆变器负载为无刷直流电机的电路图。
图6是根据本发明示范例的逆变器输出的不同脉冲电压与其在无刷直流电机生成的不同电压结果的示意图。
图7是根据本发明示范例的第二脉冲信号和预调节输出的波形图。
图8是根据本发明示范例（无刷直流机）的各电路节点的输出电压的波形图。
图9是根据本发明示范例的逆变器负载为无刷交流电机的电路图。
图10是根据本发明示范例的逆变器负载为无刷交流电机时电路中各节点的输出电压的波形图。
图11是根据本发明示范例的逆变器连接交流电网的电路图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
可以理解，在本发明中，脉冲信号均指的是用于控制各开关通断的脉冲信号或者开关通断所产生的脉冲，产生脉冲信号的脉冲电路可以是模拟控制器或数字控制器。优选地，脉冲信号采用PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）。当第二开关为IGBT时，第一电极为源极、第二电极为漏极并且第三电极为栅极，或者第一电极为漏极、第二电极为源极并且第三电极为栅极。
可以理解，在本发明中，宽禁带开关管是指采用宽禁带半导体材料制备而成的半导体器件，例如，宽禁带材料也可以是碳化硅、氮化镓、金刚石、氧化锌等。硅基开关管是指采用与宽禁带相对的禁带较窄的半导体材料制备的开关管，例如，由硅、砷化镓、锗等材料制备的开关管，具体地，如IGBT、MOSFET等。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明的实施方式涉及一种逆变器系统。该逆变器系统包括逆变器和预调节电路。其中，预调节电路包括一个或两个第一开关，逆变器包括多个第二开关。预调节电路能够在一个或两个第一开关以第一频率工作时，产生用于对逆变器的输出进行调节的预调节输出，其中，在预调节电路通过预调节输出对逆变器的输出进行调节时，在同一时刻逆变器的多个第二开关中至多有两个第二开关以第二频率工作而其余的第二开关以第三频率工作。其中，第一频率大于第二频率，第二频率大于或等于第三频率，第一开关为宽禁带开关管，第二开关为硅基开关管。
由于宽禁带开关管具有出色的高频工作性能但是成本较高，而硅基开关管成本较低却存在仅适于低频工作且易产生大的纹波电流的问题，本发明将两者混合使用，以较低成本实现对逆变器输出效率的提高和对逆变器的开关损耗的降低，并且高开关频率有效缩小了输出过滤器的体积。
以上为本发明的核心思想，现基于具体的示范例更详细的说明本发明的技术方案。如图4所示，在以下的示范例中，以逆变器采用六个IGBT为开关组成的三相桥电路为例进行说明。图4所示的逆变器系统包括预调节电路、逆变器和控制器。其中，预调节电路为具有宽禁带开关管的双向升压或降压电路，向逆变器输出控制逆变器输出的预调节输出，其中，逆变器输出三相交流电流或电压，控制器接收各种命令信号，并接收来自负载的反馈信号，向各开关输入PWM信号。
可以理解，本发明也适用于其他逆变器，例如，具有四个IGBT作为开关的全相桥电路，在此不做限制。
下文以三个不同的示范例来说明本发明的技术思想。
示例示范例一：无刷直流电机
在该示范例中，逆变器连接的负载为无刷直流电机或者类似的装置。如图5示出了包括预调节电路和逆变器的逆变器系统与负载无刷直流电机组成的工作系统的电路图。
具体地，在如图5所示，预调节电路包括两个组成图腾柱开关的第一开关Q7、Q8，并包括第一滤波器。Q7和Q8可以是碳化硅或氮化镓制备的开关管，也可以是其他宽禁带半导体材料制备的开关管。Q7的源极（此处对应第一电极）与Q8的漏极（此处对应第二电极）连接，Q7的漏极和Q8的源极分别连接直流电信号的第一输入端p1和第二输入端p2。Q7和Q8的第三电极均接收脉冲信号PWM（未示出）。第一滤波器包括串联接的第一电感L1和第一电容C1，第一电感L1的第一端接收高频的第二脉冲信号（在D点，亦是PWM），第一电感L1的第二端连接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端连接直流电信号的第二输入端p2。在整个电路中，可选地，如果作为负载的逆变器不能提供足够的阻尼，则该电路还需要两个钳位二极管，如图5所示，可选地，该预调节电路还包括串联接的第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管与逆变器并联，第二二极管的第一端连接直流电信号的第一输入端，第二二极管的第二端连接第一二极管。
该电路的工作原理如下：
第一开关Q7和Q8（优选地，为碳化硅开关管）基于接收到的第一PWM（第一脉冲信号），以第一频率为工作频率生成也具有第一频率的第二PWM（第二脉冲信号）。第一滤波器对该第二PWM进行滤波，以减小第二PWM中高低电平的转换速度，生成具有第一频率的预调节输出。同时，逆变器中的6个第二开关Q1-Q6组成三个开关桥，且6个第二开关均以第三频率为开关频率工作，在逆变器中的某一开关桥中的两个第二开关导通时，预调节输出中的电流和电压被输出给无刷直流电机，即逆变器的输出电流和电压与预调节输出中的电压和电流相同。在整个电路的工作过程中，控制器接收各种信号，如转矩、电流命令，并监测电机的转子位置，向各开关输入PWM信号，并监测预调节电路输出给逆变器的交流电信号。
优选地，如图7所示，第二PWM具有周期性的矩形波形（VD），被第一滤波器单元滤波后产生的预调节输出也是有周期性的梯形波形的PWM（VE）。即逆变器输出的电压与第一滤波器滤波后的预调节输出相同，也是具有周期性的梯形波形的PWM。如图6（a）和6（b）所示，如果逆变器输出的波形没有经过第一滤波器滤波，为矩形波形，则当Vin输出给无刷直流电机时，脉冲边沿电压变化率较高，在无刷直流电机中产生的电压Vp在高低电压切换处具有较大的震荡，而如果逆变器输出的波形经过第一滤波器滤波后变成梯形波形，则波形中高低电平转换时的速度被减小，输出给无刷直流电机的Vin所产生的Vp在高低电平转换时产生的震荡被明显减小，从而有效避免高开关速度带来的电机绕组老化和绝缘击穿问题。
可以理解，在本发明的其他示范例中，高频交流电信号也可以具有其他的周期性的或非周期性波形，信号波形在此不做限制，例如，可以是正弦波，锯齿波等。
图8示出了上述系统中第二PWM（VD）和逆变器的各开关管与无刷直流电机之间的电压（V_AN、V_BN、V_CN）的波形图。如图8所示，开关Q7和Q8以第一频率工作产生具有第一频率的第二PWM，而逆变器的各开关管均以无刷直流电机的电流频率，即第三频率工作。优选地，在该示例中，第一频率的范围为20～200kHz，第三频率的范围为0～200Hz。
如上所述，在本示范例中，采用两个宽禁带开关管产生高频的预调节输出，而逆变器的6个IGBT仍然以较低的无刷直流电机的电流频率工作，输出与宽禁带开关管的工作频率相同的高频PWM。如此，在不增加逆变器开关损耗的情况下，以较低的成本提高逆变器的转换效率，解决逆变器的纹波电流问题，从而减小对电机铜芯和磁芯的损耗。
示例示范例二：无刷交流电机
在该示范例中，逆变器连接的负载为无刷交流电机或者类似的负载。图9示出了包括预调节电路和逆变器的逆变器系统与负载无刷直流电机组成的工作系统的电路图。
具体地，如图9所示，该预调节电路包括两个组成图腾柱开关的第一开关Q7和Q8、串联接的第二电感L2和第二电容C2。逆变器由6个IGBT Q1-Q6组成的三相电桥组成。Q7和Q8可以是碳化硅或者氮化镓制备的开关管，也可以是其他宽禁带半导体材料制备的开关管。Q7源极（对应第一电极）连接Q8的漏极（对应第二电极）组成图腾柱开关桥，Q7的源极还连接L2的第一端，Q7的漏极连接高压直流输入（即直流电输入）的第一输入端p1，Q8的源极连接高压直流输入的第二输入端p2，Q7和Q8的栅极均接收第三PWM（未示出，即第三脉冲信号），L2的第二端连接C2的第一端，C2的第二端连接高压直流输入的第二输入端p2。
具体地，如图9所示，预调节电路为能量可以双向传递的调节电路，并且预调节电路对直流电输入进行升压或者降压以生成整形电压。该电路的工作原理如下：
预调节电路中的开关Q7和Q8以第一频率为开关频率工作，该预调节电路基于接收到的第三PWM（即第三脉冲信号）生成包括整形电压的预调节输出，其中，如图9和图10所示，在E点输出的整形电压的波形为：每个周期内只有一个正弦波形的波峰，并且，该整形电压VE的频率为第三频率的6倍。同时，在通过整形电压对逆变器的输出进行调节时，在同一时刻逆变器中只有两个第二开关（如Q1和Q2、Q3和Q4或者Q5和Q6）以第二频率作为开关频率工作，以输出具有第三频率的正弦三相交流电流（波形与图10中的VAN、VBN、VCN的波形相同，只是存在相位差）和具有第二频率的交流电压（如图10中的VA、VB、VC所示）。整形电压VE与图中各器件之间的电压信号的波形如图10所示。其中，VAN、VBN、VCN分别表示图9中A点、B点以及C点与N点之间的电压。从图10可以看出，在逆变器输出的三相交流电流（VAN、VBN、VCN）的每1/6个周期内，6个第二开关中有两个第二开关以第二频率工作而其余的4个第二开关以第三频率工作。优选地，第一频率的范围为20～200kHz，第二频率的范围为4～20kHz，第三频率的范围为0～200Hz。
可以理解，虽然本示例示出的逆变器为具有6个IGBT并输出三相交流电流的逆变器，但是本发明也适用于具有4个IGBT的单相输出逆变器。
在整个电路的工作过程中，控制器接收各种信号，如转矩、电流命令，并监测电机的转子位置，向各开关输入PWM信号，并监测预调节电路输出给逆变器的交流电信号。
如上所述，在该示范例中，用宽禁带开关管以高频产生的整形电压调节逆变器的输出，并使得逆变器中的IGBT在同一时刻只有一对硅基开关以高频率进行开关切换，而其他开关仍然以低频率进行开关切换，从而以较低的成本实现对逆变器输出功率的提高，并将IGBT的开关损耗降低为三分之一。
示例示范例三：交流电网
在该示范例中，逆变器连接的负载为交流电网。此外，负载也可以是类似的应用装置。图11示出了包括预调节电路和逆变器的逆变器系统接入交流电网的工作系统的电路图。
具体地，如图11所示，预调节电路包括两个第一开关Q7和Q8、第三电感L3和第三电容C3。逆变器由6个IGBT Q1-Q6组成的三相电桥组成。Q7和Q8可以是碳化硅或者氮化镓制备的开关管，也可以是其他宽禁带半导体材料制备的开关管。Q7源极（对应第一电极）连接Q8的漏极（对应第二电极）和L3的第二端，L3的第一端连接高压直流输入（即直流电输入）的第一输入端，Q7的漏极连接C3的第一端，C3的第二端和Q8的源极连接高压直流输入的第二输入端p2。
具体地，如图11所示，预调节电路为能量可以双向传递的电路，其对直流电输入进行升压或者降压以生成整形电压。该电路的工作原理如下：
预调节电路中的开关Q7和Q8以第一频率为开关频率工作，该预调节电路基于接收到的第三PWM（即第三脉冲信号）生成包括整形电压的预调节输出，在E点输出的整形电压的波形与示范例二中的相同，即在每个周期内只有一个正弦波形的波峰，并且，该整形电压VE的频率为第三频率的6倍。同时，在通过整形电压对逆变器的输出进行调节时，在同一时刻逆变器中只有两个第二开关（如Q1和Q2、Q3和Q4或者Q5和Q6）以第二频率作为开关频率工作，经第二滤波器后，以输出具有第三频率的正弦三相交流电流和电压（波形与图10中的VAN、VBN、VCN的波形相同，只是存在相位差）和具有第二频率的交流电压（如图10中的VA、VB、VC所示）。并且，在逆变器输出的三相交流电流的每1/6个周期内，6个第二开关中有两个第二开关以第二频率工作而其余的4个第二开关以第三频率工作。优选地，第一频率的范围为20～200kHz，第二频率的范围为4～20kHz，第三频率的范围为0～200Hz，为工业用电频率，优选地，如50Hz 或60Hz。
在整个电路的工作过程中，控制器接收各种信号，如功率、电流命令，并监测输入到交流电网的交流电流和电压，同时向各开关输入PWM信号，并监测预调节电路输出给逆变器的交流电信号。
如上所述，在该示范例中，用宽禁带开关管以高频产生的整形电压调节逆变器的输出，并使得逆变器中的IGBT在同一时刻只有一对硅基开关以高频率进行开关切换，而其他开关仍然以低频率（交流电流频率）进行开关切换，从而以较低的成本实现对逆变器输出功率的提高，并将IGBT的开关损耗降低为三分之一。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
此外，当各器件或者元件或者各器件的端部被称为“连接到”或“耦合到”另一个器件或者元件或者器件的端部时，它可以是直接连接或耦合，或者可以存在中间器件或者元件或者器件的端部。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (14)
1.一种逆变器系统，其特征在于，包括逆变器和预调节电路；
所述预调节电路包括一个或两个第一开关，所述逆变器包括多个第二开关；
所述预调节电路能够在所述一个或两个第一开关以第一频率工作时，产生用于对逆变器的输出进行调节的预调节输出，其中，
在预调节电路通过预调节输出对所述逆变器的输出进行调节时，在同一时刻所述逆变器的多个第二开关中至多有两个第二开关以第二频率工作而其余的第二开关以第三频率工作；
其中，所述第一频率大于第二频率，所述第二频率大于或等于第三频率，所述第一开关为宽禁带开关管，所述第二开关为硅基开关管。
2.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，所述预调节电路还包括第一滤波器；
所述预调节电路中的所述一个或两个第一开关基于接收到的第一脉冲信号，生成具有所述第一频率的第二脉冲信号；
所述第一滤波器用于对所述第二脉冲信号进行滤波，以减小所述第二脉冲信号中高低电平的转换速度，生成具有所述第一频率的预调节输出；并且
在预调节电路通过预调节输出对所述逆变器的输出进行调节时，所述逆变器的多个第二开关均以第三频率为开关频率工作，并且所述逆变器的输出与所述预调节输出相同。
3.根据权利要求2所述的逆变器系统，其特征在于，所述第二脉冲信号是具有第一频率的矩形波，所述预调节输出是具有第一频率的梯形波形。
4.根据权利要求3所述的逆变器系统，其特征在于，所述预调节电路包括两个第一开关，所述第一滤波器包括串联接的第一电感和第一电容；
所述两个第一开关中的一个第一开关的第一电极与另一个第一开关的第二电极连接，所述两个第一开关中的所述一个第一开关的第二电极和所述另一个第一开关的第一电极分别连接直流电输入的第一输入端和第二输入端，所述两个第一开关的第三电极均接收所述第一脉冲信号；
所述第一电感的第一端接收所述第二脉冲信号，所述第一电感的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述直流电输入的第二输入端。
5.根据权利要求4所述的逆变器系统，其特征在于，所述预调节电路还包括串联接的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管与所述逆变器并联，所述第二二极管的第一端连接直流电信号的第一输入端，所述第二二极管的第二端连接所述第一二极管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的逆变器系统，其特征在于，满足以下各项中的至少一项：
1）所述第一开关为碳化硅或氮化镓开关管，所述第二开关为硅基绝缘栅双极型晶体管或金属-氧化物半导体场效应晶体管；
2）所述第一频率的范围为20～200kHz，所述第二频率的范围为4～20kHz，所述第三频率的范围为0～200Hz；
3）所述逆变器包括6个第二开关，输出负载为无刷直流电机，所述第三频率为所述无刷直流电机的电流频率。
7.根据权利要求1所述的逆变器系统，其特征在于，所述预调节电路基于接收到的第三脉冲信号生成包括整形电压的预调节输出，其中，在所述整形电压的每个周期内只有一个正弦波形的波峰；
在预调节电路通过预调节输出对所述逆变器的输出进行调节时，在同一时刻所述逆变器的多个第二开关中有两个第二开关以第二频率工作而其余的第二开关以第三频率工作；并且
在所述整形电压的调节下，所述逆变器输出具有第三频率的正弦交流电流和具有第二频率的交流电压。
8.根据权利要求7所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器包括6个第二开关，所述整形电压的频率为所述第三频率的6倍，所述逆变器输出三相交流电流；
在预调节电路通过预调节输出对所述逆变器的输出进行调节时，在所述逆变器输出的交流电流的每1/6个周期内，6个第二开关中有两个第二开关以第二频率工作而其余的4个第二开关以第三频率工作。
9.根据权利要求8所述的逆变器系统，其特征在于，所述预调节电路对直流电输入进行升压或者降压以生成所述整形电压。
10.根据权利要求9所述的逆变器系统，其特征在于，所述预调节电路包括两个第一开关和串联接的第二电感和第二电容；
所述两个第一开关中的一个第一开关的第一电极连接另一个第一开关的第二电极和所述第二电感的第一端，所述两个第一开关中的所述一个第一开关的第二电极连接所述直流电输入的第一输入端，所述两个第一开关中的所述另一个第一开关的第一电极连接所述直流电输入的第二输入端，所述两个第一开关的第三电极均接收所述第三脉冲信号，所述第二电感的第二端连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述直流电输入的第二输入端。
11.根据权利要求10所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器的输出负载为无刷交流电机。
12.根据权利要求9所述的逆变器系统，其特征在于，所述预调节电路包括两个第一开关、第三电感和第三电容；并且
所述两个第一开关中的一个第一开关的第一电极连接另一个第一开关的第二电极和所述第三电感的第二端，所述第三电感的第一端连接所述直流电输入的第一输入端，所述两个第一开关中的所述一个第一开关的第二电极连接所述第三电容的第一端，所述两个第一开关中的另一个第一开关的第一电极连接所述直流电输入的第二输入端，所述第三电容的第二端连接所述直流电输入的第二输入端。
13.根据权利要求12所述的逆变器系统，其特征在于，所述逆变器的输出交流电流通过第二滤波器后输出给负载，并且所述负载为交流电网。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的逆变器系统，其特征在于，满足以下各项中的至少一项：
1）所述第一开关为碳化硅或氮化镓开关管，所述第二开关为硅基绝缘栅双极型晶体管或金属-氧化物半导体场效应晶体管；
2）所述第一频率的范围为20～200kHz，所述第二频率的范围为4～20kHz，所述第三频率的范围为0～200Hz。
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