CN203788182U - 一种三相逆变器、单相逆变器、三相整流器和单相整流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三相逆变器、单相逆变器、三相整流器和单相整流器，能够保护高频半导体器件。该三相逆变器包括三相高频PWM逆变电路、滤波电路、熔断器组和六个二极管，三相高频PWM逆变电路、滤波电路和熔断器组顺次相连；六个二极管中的三个二极管的阴极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该三个二极管的阳极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；另外三个二极管的阳极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该三个二极管的阴极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；该指定接线端为滤波电路的第一级滤波电感和熔断器组之间的任意接线端。

Description

一种三相逆变器、单相逆变器、三相整流器和单相整流器

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相逆变器、单相逆变器、三相整流器和单相整流器。

背景技术

现有技术中，应用于不间断电源、光伏等领域的逆变器及整流器普遍采用高频半导体器件作为逆变电路及整流电路中的开关器件，以提高功率密度。

图1所示为一种常见的三相逆变器结构，包括顺次相连的三相高频PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)逆变电路、滤波电路和熔断器组。正常工作状态下，逆变器的直流输入端输入直流电压，经过逆变电路转换为交流电压，交流电压再经过滤波电路从逆变器的交流输出端输出。而由于应用场景环境复杂，图1所示的三相逆变器很可能出现直流母线侧短路的故障状态，形成较大的短路电流，串联在线路中的熔断器在电流较大时熔断，能够对电路中的器件起到一定的保护作用。然而，同工频半导体器件相比，高频半导体器件的抗电流冲击能力较差。对于工频半导体器件而言，通过熔断器就可以实现有效的过流及短路保护。而对于高频半导体器件而言，熔断器的熔断速度不够快速，很可能在熔断器熔断时，电路中的高频半导体器件已经被大电流所损坏。

同样的问题也存在于单相逆变器、三相整流器以及单相整流器中。即现有技术中的逆变器及整流器不能够对电路中的高频半导体器件进行有效保护。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种三相逆变器、单相逆变器、三相整流器和单相整流器，用以保护电路中的高频半导体器件。

本实用新型实施例提供了一种三相逆变器，包括三相高频脉冲宽度调制PWM逆变电路、滤波电路、熔断器组和六个二极管，其中：

所述三相高频PWM逆变电路、所述滤波电路和所述熔断器组顺次相连；

所述六个二极管中的三个二极管的阴极连接至所述三相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该三个二极管的阳极分别连接至所述三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；

所述六个二极管中的另外三个二极管的阳极连接至所述三相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该三个二极管的阴极分别连接至所述三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；

所述指定接线端为所述滤波电路的第一级滤波电感和所述熔断器组之间的任意接线端。

本实用新型实施例提供了一种单相逆变器，包括单相高频脉冲宽度调制PWM逆变电路、滤波电路、熔断器组和四个二极管，其中：

所述单相高频PWM逆变电路、所述滤波电路和所述熔断器组顺次相连；

所述四个二极管中的两个二极管的阴极连接至所述单相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该两个二极管的阳极分别连接至所述单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上的指定接线端；

所述四个二极管中的另外两个二极管的阳极连接至所述单相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该两个二极管的阴极分别连接至所述单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上的指定接线端；

所述指定接线端为所述滤波电路的第一级滤波电感和所述熔断器组之间的任意接线端。

本实用新型实施例还提供了一种三相整流器，包括三相高频脉冲宽度调制PWM整流电路、滤波电路、熔断器组和六个二极管，其中：

所述熔断器组、所述滤波电路和所述三相高频PWM整流电路顺次相连；

所述六个二极管中的三个二极管的阴极连接至所述三相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该三个二极管的阳极分别连接至所述三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上的特定接线端；

所述六个二极管中的另外三个二极管的阳极连接至所述三相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该三个二极管的阴极分别连接至所述三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上的特定接线端；

所述特定接线端为所述熔断器组和所述滤波电路的最后一级滤波电感之间的任意接线端。

本实用新型实施例还提供了一种单相整流器，包括单相高频脉冲宽度调制PWM整流电路、滤波电路、熔断器组和四个二极管，其中：

所述熔断器组、所述滤波电路和所述单相高频PWM整流电路顺次相连；

所述四个二极管中的两个二极管的阴极连接至所述单相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该两个二极管的阳极分别连接至所述单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上的特定接线端；

所述四个二极管中的另外两个二极管的阳极连接至所述单相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该两个二极管的阴极分别连接至所述单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上的特定接线端；

所述特定接线端为所述熔断器组和所述滤波电路的最后一级滤波电感之间的任意接线端。

本实用新型实施例提供的方案中，在逆变器、整流器中增加二极管，在逆变器、整流器正常状态时，二极管截止，不会影响电路的正常工作；在逆变器、整流器发生直流侧短路故障时，二极管导通，短路电流通过导通的二极管构成回路，直到熔断器熔断。因此相比于现有技术，本实用新型实施例提供的方案能够避免短路电流冲击电路中的高频半导体器件，对电路中的高频半导体器件进行有效保护。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为现有技术中三相逆变器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的三相逆变器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的三相逆变器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例3提供的三相逆变器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例4提供的三相逆变器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例5提供的单相逆变器的结构示意图；

图7为本实用新型实施例6提供的三相整流器的结构示意图；

图8为本实用新型实施例7提供的单相整流器的结构示意图。

具体实施方式

为了给出能够保护电路中高频半导体器件的实现方案，本实用新型实施例提供了一种三相逆变器、单相逆变器、三相整流器和单相整流器，结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型实施例提供了一种三相逆变器，包括三相高频PWM逆变电路、滤波电路、熔断器组和六个二极管，其中：

三相高频PWM逆变电路、滤波电路和熔断器组顺次相连；

六个二极管中的三个二极管的阴极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该三个二极管的阳极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；

六个二极管中的另外三个二极管的阳极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该三个二极管的阴极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；

该指定接线端为滤波电路的第一级滤波电感和熔断器组之间的任意接线端。

较佳的，上述二极管可选用抗电流冲击能力较强的二极管，例如工频二极管，能够提高电路可靠性。

下面结合附图，用具体实施例对本实用新型实施例提供的三相逆变器进行详细说明。

实施例1：

本实用新型实施例1提供的三相逆变器如图2所示，包括三相高频PWM逆变电路、LCL滤波电路、熔断器组和六个二极管D1～D6，其中：

三相高频PWM逆变电路、LCL滤波电路和熔断器组顺次相连；

六个二极管D1～D6中的三个二极管D1～D3的阴极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该三个二极管D1～D3的阳极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上LCL滤波电路的两级滤波电感之间的接线端；

六个二极管D1～D6中的另外三个二极管D4～D6的阳极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该三个二极管D4～D6的阴极也分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上LCL滤波电路的两级滤波电感之间的接线端。

由于高频PWM逆变电路正常工作时，直流侧的输入电压高于交流侧的输出电压，所以本实用新型实施例1提供的三相逆变器在正常状态时，二极管截止，不会影响高频PWM逆变电路的正常工作；而在三相逆变器发生直流侧短路故障时，二极管导通，短路电流可以通过导通的二极管直接流向直流母线构成回路，直到熔断器熔断。

可见，采用本实用新型实施例1提供的三相逆变器，短路电流不会冲击高频PWM逆变电路，能够对电路中的高频半导体器件进行有效保护。

在本实用新型上述实施例1提供的三相逆变器中，二极管连接三相高频PWM逆变电路交流侧的火线时均连接至火线上LCL滤波电路的两级滤波电感之间的接线端。在本实用新型的其它实施例中，二极管连接三相高频PWM逆变电路交流侧的火线时也可以连接至火线上的其它接线端，例如下述实施例2。

实施例2：

本实用新型实施例2提供的三相逆变器如图3所示，包括三相高频PWM逆变电路、LCL滤波电路、熔断器组和六个二极管D1～D6。相比于本实用新型上述实施例1提供的三相逆变器不同的是，六个二极管D1～D6中的三个二极管D1～D3的的阳极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上LCL滤波电路和熔断器组之间的接线端；六个二极管D1～D6中的另外三个二极管D4～D6的阴极也分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上LCL滤波电路和熔断器组之间的接线端。

虽然二极管连接火线上的接线端位置不同，但本实用新型实施例2提供的三相逆变器和本实用新型上述实施例1提供的三相逆变器原理相同，可以达到同样的技术效果，对电路中的高频半导体器件起到有效的保护作用。

在本实用新型上述实施例1和实施例2提供的三相逆变器中，二极管均对称连接，在本实用新型的其它实施例中，二极管也可以不对称连接，例如下述实施例3。

实施例3：

本实用新型实施例3提供的三相逆变器如图4所示，包括三相高频PWM逆变电路、LCL滤波电路、熔断器组和六个二极管D1～D6，六个二极管D1～D6不对称连接，一个二极管D1的阳极连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的一条火线上LCL滤波电路的两级滤波电感之间的接线端，两个二极管D2、D3的阳极分别连接至另外两条火线上LCL滤波电路和熔断器组之间的接线端，三个二极管D4～D6的阴极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上LCL滤波电路和熔断器组之间的接线端。

在本实用新型上述实施例1、实施例2和实施例3提供的三相逆变器中，滤波电路均为LCL滤波电路。在本实用新型的其它实施例中，滤波电路具体也可以为其它形式的滤波电路，例如下述实施例4。

实施例4：

本实用新型实施例4提供的三相逆变器如图5所示，包括三相高频PWM逆变电路、LC滤波电路、熔断器组和六个二极管D1～D6，六个二极管D1～D6中的三个二极管D1～D3的阴极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该三个二极管D1～D3的的阳极分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上LC滤波电路和熔断器组之间的接线端；六个二极管D1～D6中的另外三个二极管D4～D6的阳极连接至三相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该三个二极管D4～D6的阴极也分别连接至三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上LC滤波电路和熔断器组之间的接线端。

本实用新型实施例4提供的三相逆变器工作原理详见上述实施例1，在此不再赘述。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种单相逆变器，包括单相高频PWM逆变电路、滤波电路、熔断器组和四个二极管，其中：

单相高频PWM逆变电路、滤波电路和熔断器组顺次相连；

四个二极管中的两个二极管的阴极连接至单相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该两个二极管的阳极分别连接至单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上的指定接线端；

四个二极管中的另外两个二极管的阳极连接至单相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该两个二极管的阴极分别连接至单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上的指定接线端；

所述指定接线端为滤波电路的第一级滤波电感和熔断器组之间的任意接线端。

较佳的，上述二极管选用抗电流冲击能力较强的二极管，例如工频二极管。

进一步的，上述滤波电路具体可以为LCL滤波电路，也可以为LC滤波电路。

下面结合附图，用具体实施例对本实用新型实施例提供的单相逆变器进行详细说明。

实施例5：

本实用新型实施例5提供的单相逆变器如图6所示，包括单相高频PWM逆变电路、LC滤波电路、熔断器组和四个二极管D1～D4，其中：

单相高频PWM逆变电路、LC滤波电路和熔断器组顺次相连；

四个二极管D1～D4中的两个二极管D1、D2的阴极连接至单相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该两个二极管D1、D2的阳极分别连接至单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上LC滤波电路的滤波电感和滤波电容之间的接线端；

四个二极管D1～D4中的另外两个二极管D3、D4的阳极连接至单相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该两个二极管D3、D4的阴极分别连接至单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上LC滤波电路的滤波电感和滤波电容之间的接线端。

本实用新型实施例5提供的单相逆变器工作原理同本实用新型上述实施例1提供的三相逆变器工作原理类似，单相逆变器在正常状态时，二极管截止，不会影响高频PWM逆变电路的正常工作；而在单相逆变器发生直流侧短路故障时，二极管导通，短路电流不会冲击高频PWM逆变电路，能够对电路中的高频半导体器件进行有效保护。

上述实施例5仅为本实用新型提供的单相逆变器的一个示例，并不用于限定本实用新型，在本实用新型的其它实施例中，单相逆变器也存在其它形式，在此不再举例。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种三相整流器，包括三相高频PWM整流电路、滤波电路、熔断器组和六个二极管，其中：

熔断器组、滤波电路和三相高频PWM整流电路顺次相连；

六个二极管中的三个二极管的阴极连接至三相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该三个二极管的阳极分别连接至三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上的特定接线端；

六个二极管中的另外三个二极管的阳极连接至三相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该三个二极管的阴极分别连接至三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上的特定接线端；

该特定接线端为熔断器组和滤波电路的最后一级滤波电感之间的任意接线端。

较佳的，上述二极管选用抗电流冲击能力较强的二极管，例如工频二极管。

进一步的，上述滤波电路具体可以为LCL滤波电路，也可以为LC滤波电路。

下面结合附图，用具体实施例对本实用新型实施例提供的三相整流器进行详细说明。

实施例6：

本实用新型实施例6提供的三相整流器如图7所示，包括三相高频PWM整流电路、LCL滤波电路、熔断器组和六个二极管D1～D6，其中：

熔断器组、LCL滤波电路和三相高频PWM整流电路顺次相连；

六个二极管D1～D6中的三个二极管D1～D3的阴极连接至三相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该三个二极管D1～D3的阳极分别连接至三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上LCL滤波电路的两级滤波电感之间的接线端；

六个二极管D1～D6中的另外三个二极管D4～D6的阳极连接至三相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该三个二极管D4～D6的阴极分别连接至三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上LCL滤波电路的两级滤波电感之间的接线端。

由于高频PWM整流电路正常工作时，交流侧的输入电压低于直流侧的输出电压，所以本实用新型实施例6提供的三相整流器在正常状态时，二极管截止，不会影响高频PWM整流电路的正常工作；而在三相整流器发生直流侧短路故障时，二极管导通，短路电流可以通过导通的二极管直接流向直流母线构成回路，直到熔断器熔断。

可见，采用本实用新型实施例6提供的三相整流器，短路电流不会冲击高频PWM整流电路，能够对电路中的高频半导体器件进行有效保护。

在本实用新型的其它实施例中，二极管连接三相高频PWM整流电路交流侧的火线时也可以连接至火线上的其它接线端；在本实用新型的其它实施例中，二极管也可以不对称连接，在此不再举例说明。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种单相整流器，包括单相高频PWM整流电路、滤波电路、熔断器组和四个二极管，其中：

熔断器组、滤波电路和单相高频PWM整流电路顺次相连；

四个二极管中的两个二极管的阴极连接至单相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该两个二极管的阳极分别连接至单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上的特定接线端；

四个二极管中的另外两个二极管的阳极连接至单相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该两个二极管的阴极分别连接至单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上的特定接线端；

该特定接线端为熔断器组和滤波电路的最后一级滤波电感之间的任意接线端。

较佳的，上述二极管选用抗电流冲击能力较强的二极管，例如工频二极管。

进一步的，上述滤波电路具体可以为LCL滤波电路，也可以为LC滤波电路。

下面结合附图，用具体实施例对本实用新型实施例提供的单相整流器进行详细说明。

实施例7：

本实用新型实施例7提供的单相整流器如图8所示，包括单相高频PWM整流电路、LC滤波电路、熔断器组和四个二极管D1～D4，其中：

熔断器组、LC滤波电路和单相高频PWM整流电路顺次相连；

四个二极管D1～D4中的两个二极管D1、D2的阴极连接至单相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该两个二极管D1、D2的阳极分别连接至单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上LC滤波电路的滤波电容和滤波电感之间的接线端；

四个二极管D1～D4中的另外两个二极管D3、D4的阳极连接至单相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该两个二极管D3、D4的阴极分别连接至单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上熔断器组和LC滤波电路的滤波电容和滤波电感之间的接线端。

本实用新型实施例7提供的单相整流器工作原理同本实用新型上述实施例6提供的三相整流器工作原理类似，单相整流器在正常状态时，二极管截止，不会影响高频PWM整流电路的正常工作；而在单相整流器发生直流侧短路故障时，二极管导通，短路电流不会冲击高频PWM整流电路，能够对电路中的高频半导体器件进行有效保护。

上述实施例7仅为本实用新型提供的单相整流器的一个示例，并不用于限定本实用新型，在本实用新型的其它实施例中，单相整流器也存在其它形式，在此不再举例。

综上所述，采用本实用新型实施例提供的方案，能够保护电路中的高频半导体器件。

本领域内的技术人员应明白，尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种三相逆变器，其特征在于，包括三相高频脉冲宽度调制PWM逆变电路、滤波电路、熔断器组和六个二极管，其中：

所述三相高频PWM逆变电路、所述滤波电路和所述熔断器组顺次相连；

所述六个二极管中的三个二极管的阴极连接至所述三相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该三个二极管的阳极分别连接至所述三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；

所述六个二极管中的另外三个二极管的阳极连接至所述三相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该三个二极管的阴极分别连接至所述三相高频PWM逆变电路交流侧的三条火线上的指定接线端；

所述指定接线端为所述滤波电路的第一级滤波电感和所述熔断器组之间的任意接线端。

2.如权利要求1所述的三相逆变器，其特征在于，所述二极管具体为工频二极管。

3.一种单相逆变器，其特征在于，包括单相高频脉冲宽度调制PWM逆变电路、滤波电路、熔断器组和四个二极管，其中：

所述单相高频PWM逆变电路、所述滤波电路和所述熔断器组顺次相连；

所述四个二极管中的两个二极管的阴极连接至所述单相高频PWM逆变电路直流侧的正母线，该两个二极管的阳极分别连接至所述单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上的指定接线端；

所述四个二极管中的另外两个二极管的阳极连接至所述单相高频PWM逆变电路直流侧的负母线，该两个二极管的阴极分别连接至所述单相高频PWM逆变电路交流侧的火线和零线上的指定接线端；

所述指定接线端为所述滤波电路的第一级滤波电感和所述熔断器组之间的任意接线端。

4.如权利要求3所述的单相逆变器，其特征在于，所述二极管具体为工频二极管。

5.一种三相整流器，其特征在于，包括三相高频脉冲宽度调制PWM整流电路、滤波电路、熔断器组和六个二极管，其中：

所述熔断器组、所述滤波电路和所述三相高频PWM整流电路顺次相连；

所述六个二极管中的三个二极管的阴极连接至所述三相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该三个二极管的阳极分别连接至所述三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上的特定接线端；

所述六个二极管中的另外三个二极管的阳极连接至所述三相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该三个二极管的阴极分别连接至所述三相高频PWM整流电路交流侧的三条火线上的特定接线端；

所述特定接线端为所述熔断器组和所述滤波电路的最后一级滤波电感之间的任意接线端。

6.如权利要求5所述的三相整流器，其特征在于，所述二极管具体为工频二极管。

7.一种单相整流器，其特征在于，包括单相高频脉冲宽度调制PWM整流电路、滤波电路、熔断器组和四个二极管，其中：

所述熔断器组、所述滤波电路和所述单相高频PWM整流电路顺次相连；

所述四个二极管中的两个二极管的阴极连接至所述单相高频PWM整流电路直流侧的正母线，该两个二极管的阳极分别连接至所述单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上的特定接线端；

所述四个二极管中的另外两个二极管的阳极连接至所述单相高频PWM整流电路直流侧的负母线，该两个二极管的阴极分别连接至所述单相高频PWM整流电路交流侧的火线和零线上的特定接线端；

所述特定接线端为所述熔断器组和所述滤波电路的最后一级滤波电感之间的任意接线端。

8.如权利要求7所述的单相整流器，其特征在于，所述二极管具体为工频二极管。