CN111030499A

CN111030499A - 一种裂相逆变电路

Info

Publication number: CN111030499A
Application number: CN201911384051.8A
Authority: CN
Inventors: 王文
Original assignee: Shenzhen Lux Power Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Lux Power Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-28
Filing date: 2019-12-28
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本申请提供一种裂相逆变电路，由第一电容C1，第二电容C2和第一开关管S1，第三开关管S3以及L1和R1组成一个半桥逆变电路，独立控制负载R1上的输出电压，由第一电容C1，第二电容C2和第一开关管S2，第四开关管S4以及L2和R2组成一个半桥逆变电路，独立控制负载R2上的输出电压，通过裂相逆变电路分压出不同电压，能够满足不同电压系统的负载供电的要求，且结构简单、损耗低、效率高。

Description

一种裂相逆变电路

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种裂相逆变电路。

背景技术

目前全球的电网系统存在多种方式，最常见的有单相220V/230V,50HZ，以及三相380V/400V,50HZ系统。但是在日本和美国等地区存在相位相差180°的裂相系统，这种供电系统的电压范围一般为120V/240V,60HZ(美国)，101/202V,60HZ（日本）。所以在日本和美国等国的电器设备也同时存在120V和240V两种电源的情况。

传统的逆变器一般会带有一个裂相变压器，通过裂相变压器的中心抽头产生一个中点，进而产生120/240V的裂相供电系统，但是这种处理方式存在效率低，损耗大，成本高且使用不灵活等缺点，因此本发明提供一种带裂相输出的逆变拓扑，不需要加入变压器即可以实现120/240V系统电压的输出。

发明内容

本申请提供一种裂相逆变电路，包括电源、第一电容C1、第二电容C2、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2；第一电容C1和第二电容C2串联于电源两端，第一开关管S1和第三开关管S3串联于电源两端，第二开关管S2和第四开关管S4串联于电源两端；第一电容C1和第二电容C2、第一开关管S1和第三开关管S3、第二开关管S2和第四开关管S4三者为并联关系；在第一开关管S1和第三开关管S3之间设置第一节点，电感L1的一端与第一节点连接，电感L1的另一端构成该裂相逆变电路的第一输出端；在第二开关管S2和第四开关管S4之间设置第二节点，电感L2的一端与第二节点连接，电感L2的另一端构成该裂相逆变电路的第二输出端；在第一电容C1和第二电容C2之间设置第三节点，第三节点的抽头构成该裂相逆变电路的第三输出端。

所述第一开关管S1的发射极与第三开关管S3的集电极相连，第一开关管S1的集电极与第二开关管S2的集电极相连，第二开关管S2的发射极与第四开关管S4的集电极相连，第三开关管S3的发射极与第四开关管S4的发射极相连。

参见图5，因为续流有回流到电容C1和电容C2，导致续流时电感损耗较大，影响电路效率，作为进一步地改进，裂相逆变电路还包括第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8，第五开关管S5和第六开关管S6串联于所述第一节点和第三节点之间，第七开关管S7和第八开关管S8串联于第二节点和第三节点之间，参见图6。

所述开关管为三极管或场效应管，所述第五开关管S5的集电极或漏极与第一开关管S1的发射极或源极相连，第五开关管S5的发射极或源极与第六开关管S6的发射极或源极相连，第六开关管S6的集电极或漏极与所述第三节点相连。所述第七开关管S7的集电极或漏极与第六开关管S6的集电极或漏极相连，第七开关管S7的发射极或源极与第八开关管S8的发射极或源极相连，第八开关管S8的集电极或漏极与所述第二节点相连。

采用SPWM调制控制开关管的导通或关断，其中第一开关管S1和第五开关管S5的驱动互补，第三开关管S3和第六开关管S6的驱动互补，第二开关管S2和第七开关管S7的驱动互补，第四开关管S4和第八开关管S8的驱动互补，开关管S1-S8的驱动波形如图7-8所示。

当第一开关管S1导通时，第一电容C1、第一开关管S1、第一电感L1、负载R1构成环路，负载R1上的电流流向为R1→C1→S1→L1→R1，第二电感L2、第四开关管S4、第二电容C2、负载R2构成环路, 负载R2上的电流流向为为R2→L2→S4→C2→R2，如图9所示；当第二开关管S2和第四开关管S4都处于续流状态时，负载R1上的电流流向为为R1→S6→S5→L1→R1，R2上产生的电流流向为R2→L2→S8→S7→R2，如图10所示。从图10可以看出，续流能量没有用于给电容C1和C2充电，电感下降较慢，可以提高整体的效率。

本申请提供一种裂相逆变电路，通过裂相逆变电路分压出不同电压，能够满足于不同电压系统的负载供电的要求，且结构简单，相比变压器减小了体积和重量，使产品小型化，模块化，从而节省产品成本和运输成本，且减少了损耗和提高了效率。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的一种裂相逆变电路的结构示意图。

图2为本申请实施例一中第一开关管S1和第二开关管S2的驱动波形。

图3为本申请实施例一中第三开关管S3和和第四开关管S4的驱动波形。

图4为本申请实施例一中第一开关管S1导通时的电流流向示意图。

图5为本申请实施例一中第二开关管S2和第四开关管S4处于续流状态时的电流流向示意图导通时的电流流向示意图。

图6为本申请实施例二提供的一种裂相逆变电路的结构示意图。

图7为本申请实施例二中第一开关管S1、第三开关管S3、第五开关管S5、第六开关管S6的驱动波形。

图8为本申请实施例二中第二开关管S1、第四开关管S4、第七开关管S7、第八开关管S8的驱动波形。

图9为本申请实施例二中第一开关管S1导通时的电流流向示意图。

图10为本申请实施例二中第二开关管S2和第四开关管S4处于续流状态时的电流流向示意图导通时的电流流向示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

图1为本申请实施例一提供的一种裂相逆变电路的结构示意图。如图1所示，裂相逆变电路包括电源、第一电容C1、第二电容C2、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2；第一电容C1和第二电容C2串联于电源两端，第一开关管S1和第三开关管S3串联于电源两端，第二开关管S2和第四开关管S4串联于电源两端；第一电容C1和第二电容C2、第一开关管S1和第三开关管S3、第二开关管S2和第四开关管S4三者为并联关系；在第一开关管S1和第三开关管S3之间设置第一节点，电感L1的一端与第一节点连接，电感L1的另一端构成该裂相逆变电路的第一输出端；在第二开关管S2和第四开关管S4之间设置第二节点，电感L2的一端与第二节点连接，电感L2的另一端构成该裂相逆变电路的第二输出端；在第一电容C1和第二电容C2之间设置第三节点，第三节点的抽头构成该裂相逆变电路的第三输出端。

所述开关管为三极管或场效应管，所述第一开关管S1的发射极或源极与第三开关管S3的集电极或漏极相连，第一开关管S1的集电极或漏极与第二开关管S2的集电极或漏极相连，第二开关管S2的发射极或源极与第四开关管S4的集电极或漏极相连，第三开关管S3的发射极或源极与第四开关管S4的发射极或源极相连。

采用SPWM调制控制开关管的导通或关断，把驱动付给第一开关管S1，第三开关管S3和第一开关管S1驱动互补，第二开关管S2和第四开关管S4也工作在互补驱动的SPWM调制模式，只是输出电压相差180°,开关管S1-S4的驱动波形如图2-3所示。由第一电容C1，第二电容C2和第一开关管S1，第三开关管S3以及L1和R1组成一个半桥逆变电路，独立控制负载R1上的输出电压。由第一电容C1，第二电容C2和第一开关管S2，第四开关管S4以及L2和R2组成一个半桥逆变电路，独立控制负载R2上的输出电压。负载R1连接在所述第一输出端和第三输出端之间，负载R2连接在所述第二输出端和第三输出端之间，第一输出端、第三输出端之间（即负载R1上）和第二输出端、第三输出端之间（即负载R2上）各输出相位差180°的60HZ弦波，第一输出端和第二输出端之间输出两倍幅值的电压。

在一个开关工作周期，第一电容C1、第一开关管S1、第一电感L1、负载R1构成环路，负载R1上的电流流向为R1→C1→S1→L1→R1，第二电感L2、第四开关管S4、第二电容C2、负载R2构成环路, 负载R2上的电流流向为R2→L2→S4→C2→R2，如图4所示；当第二开关管S2和第四开关管S4都处于续流状态时，负载R1上的电流流向为R1→C2→S3→L1→R1，R2上产生的电流流向为R2→L2→S2→C1→R2，如图5所示。

参见图5，因为续流有回流到电容C1和电容C2，导致续流时电感损耗较大，影响电路效率，作为进一步地改进，提供实施例二，在实施例一的基础上增加开关管S5-S8，参见图6第五开关管S5和第六开关管S6串联于所述第一节点和第三节点之间，第七开关管S7和第八开关管S8串联于第二节点和第三节点之间。

当第一开关管S1导通时，第一电容C1、第一开关管S1、第一电感L1、负载R1构成环路，负载R1上的电流流向为R1→C1→S1→L1→R1，第二电感L2、第四开关管S4、第二电容C2、负载R2构成环路, 负载R2上的电流流向为R2→L2→S4→C2→R2，如图9所示；当第二开关管S2和第四开关管S4都处于续流状态时，负载R1上的电流流向为R1→S6→S5→L1→R1，R2上产生的电流流向为R2→L2→S8→S7→R2,如图10所示。从图10可以看出，续流能量没有用于给电容C1和C2充电，电感下降较慢，可以提高整体的效率。

最后说明的是：管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种裂相逆变电路，其特征在于：包括电源、第一电容C1、第二电容C2、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2；第一电容C1和第二电容C2串联于电源两端，第一开关管S1和第三开关管S3串联于电源两端，第二开关管S2和第四开关管S4串联于电源两端；第一电容C1和第二电容C2、第一开关管S1和第三开关管S3、第二开关管S2和第四开关管S4三者为并联关系；在第一开关管S1和第三开关管S3之间设置第一节点，电感L1的一端与第一节点连接，电感L1的另一端构成该裂相逆变电路的第一输出端；在第二开关管S2和第四开关管S4之间设置第二节点，电感L2的一端与第二节点连接，电感L2的另一端构成该裂相逆变电路的第二输出端；在第一电容C1和第二电容C2之间设置第三节点，第三节点的抽头构成该裂相逆变电路的第三输出端。

2.根据权利要求1所述的一种裂相逆变电路，其特征在于：第一开关管S1的发射极或源极与第三开关管S3的集电极或漏极相连，第一开关管S1的集电极或漏极与第二开关管S2的集电极或漏极相连，第二开关管S2的发射极或源极与第四开关管S4的集电极或漏极相连，第三开关管S3的发射极或源极与第四开关管S4的发射极或源极相连。

3.根据权利要求1所述的一种裂相逆变电路，其特征在于：采用SPWM调制控制开关管的导通或关断，其中第一开关管S1和第三开关管S3的驱动互补，第二开关管S2和第四开关管S4的驱动互补。

4.根据权利要求3所述的一种裂相逆变电路，其特征在于：负载R1连接在所述第一输出端和第三输出端之间，负载R2连接在所述第二输出端和第三输出端之间，当第一开关管S1导通时，第一电容C1、第一开关管S1、第一电感L1、负载R1构成环路，负载R1上的电流流向为R1→C1→S1→L1→R1，第二电感L2、第四开关管S4、第二电容C2、负载R2构成环路, 负载R2上的电流流向为R2→L2→S4→C2→R2；当第二开关管S2和第四开关管S4都处于续流状态时，负载R1上的电流流向为R1→C2→S3→L1→R1，R2上产生的电流流向为R2→L2→S2→C1→R2。

5.根据权利要求1所述的一种裂相逆变电路，其特征在于：还包括第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8，第五开关管S5和第六开关管S6串联于所述第一节点和第三节点之间，第七开关管S7和第八开关管S8串联于第二节点和第三节点之间。

6.根据权利要求5所述的一种裂相逆变电路，其特征在于：所述第五开关管S5的集电极或漏极与第一开关管S1的发射极或源极相连，第五开关管S5的发射极或源极与第六开关管S6的发射极或源极相连，第六开关管S6的集电极或漏极与所述第三节点相连，所述第七开关管S7的集电极或漏极与第六开关管S6的集电极或漏极相连，第七开关管S7的发射极或源极与第八开关管S8的发射极或源极相连，第八开关管S8的集电极或漏极与所述第二节点相连。

7.根据权利要求5所述的一种裂相逆变电路，其特征在于：采用SPWM调制控制开关管的导通或关断，其中第一开关管S1和第五开关管S5的驱动互补，第三开关管S3和第六开关管S6的驱动互补，第二开关管S2和第七开关管S7的驱动互补，第四开关管S4和第八开关管S8的驱动互补。

8.根据权利要求5所述的一种裂相逆变电路，其特征在于：负载R1连接在所述第一输出端和第三输出端之间，负载R2连接在所述第二输出端和第三输出端之间，当第一开关管S1导通时，第一电容C1、第一开关管S1、第一电感L1、负载R1构成环路，负载R1上的电流流向为R1→C1→S1→L1→R1，第二电感L2、第四开关管S4、第二电容C2、负载R2构成环路, 负载R2上的电流流向为R2→L2→S4→C2→R2；当第二开关管S2和第四开关管S4都处于续流状态时，负载R1上的电流流向为R1→S6→S5→L1→R1，R2上产生的电流流向为R2→L2→S8→S7→R2。