专利名称：一种逆变器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子电力转换领域，尤其涉及一种光伏、风能等新能源并网逆变器。
背景技术：
逆变器是将直流电转换为交流电的电源装置。传统的全桥逆变电路，电路结构如图I所示，其中的SG为直流电压或电流源，Grid为交流电网或交流电源，此处的晶体管S1-S4为带有续流体二极管D 1-D4的逆变晶体管，传统的全桥逆变电路控制方式有双极性调制和单极性调制两种。第一种情况在双极性调制模式下，图I中的四个晶体管S1-S4都进行高频切换，同一桥臂的上下两个晶体管晶体管SI与晶体管S3、晶体管S2与晶体管S4的驱动方式是互补的，采用如图2所示的高频正弦脉宽调制方式(SPWM)驱动，即上管导通时下管关断，上管关断时下
管导通。当晶体管SI与S4同时导通时，晶体管S2与S3截止，整个电路的电流路径为SG — SI — LI — Grid — L2 — S4 — SG ;当晶体管SI与S4同时截止、晶体管S2与S3均导通时，整个电路处于续流阶段，电流路径为Grid — L2 — D2 — C — D3 — LI — Grid。但是，由于元件特性以及电路参数会存在一定程度的不一致，这就可能造成同一桥臂上的两个晶体管同时导通，使得晶体管损坏；同时，当逆变器工作在续流阶段时，电流需要流过储能电容C，增加了不必要的损耗。第二种情况在单极性调制模式下，图I中只有两个晶体管S3、S4进行高频切换，另外两个晶体管SI、S2进行工频切换，其驱动方式如图3所示，并不存在同一桥臂直通的情况。Grid电压正半周期时，SI 一直导通，S4做高频切换，S2和S3都截止逆变阶段，S4导通，电流路径与上述双极性调制相同，SG — SI — LI — Grid — L2 — S4 — SG ;续流阶段，S4截止，S2的体二极管D2导通，电流路径为 Grid — L2 — D2 — SI — LI — Grid ；Grid电压负半周期时，S2 一直导通，S3做高频切换，SI和S4都截止，其工作状态和电流路径与正半周期状态完全类似，故不再赘述。但是，由于在市电的正、负半周期都只有一个晶体管做高频切换，所以，每半个周期只有一个电感起作用，电感的利用率低，整体效率也低；并且，假设直流源SG的电压为VSG，由于在每半个周期，上管一直导通，故图I中的A、B两点的电压在O到VSG之间变化，变化幅度大，增加了高频管S3、S4的开关损耗，同时也带来严重的电磁干扰。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单、低成本的并网逆变器电路拓扑，旨在解决现有逆变电路的不必要损耗大、电磁干扰严重的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为一种逆变器电路，与直流电源相连，包括逆变晶体管SI、逆变晶体管S2、逆变晶体管S3、逆变晶体管S4、电感LI、电感L2和电容C，所述逆变器电路还包括带有续流体二极管D5的续流晶体管S5、带有续流体二极管D6的续流晶体管S6 ；所述电容C并接在所述直流电源的两端，所述逆变晶体管S1-S4和所述续流晶体管S5-S6的驱动端分别接驱动信号源，所述逆变晶体管SI和所述逆变晶体管S2的输入端同时接所述直流电源的正极，所述逆变晶体管SI的输出端同时接所述续流晶体管S5、续流晶体管S6的输入端，所述续流晶体管S5的输出端同时接所述逆变晶体管S3的输入端和所述电感LI的第一端，所述逆变晶体管S2的输出端同时接所述续流晶体管S6的输出端、所 述逆变晶体管S4的输入端和所述电感L2的第一端，所述逆变晶体管S3和所述逆变晶体管S4的输出端同时接所述直流电源的负极，所述电感L2的第二端和所述电感LI的第二端分别接电网Grid，所述续流体二极管D5的阳极接所述续流晶体管S5的输入端，所述续流体二极管D5的阴极接所述续流晶体管S5的输出端，所述续流体二极管D6的阳极接所述续流晶体管S6的输入端，所述续流体二极管D6的阴极接所述续流晶体管S6的输出端。进一步地，所述逆变晶体管S1-S4都为不包括自带的体二极管的逆变晶体管，各个元器件的连接关系就如上所述。进一步地，所述逆变晶体管S1-S4分别为包括自带的体二极管D1-D4的逆变晶体管，所述体二极管Dl的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管SI的输入端和输出端，所述体二极管D2的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管S2的输入端和输出端，所述体二极管D3的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管S3的输入端和输出端，所述体二极管D4的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管S4的输入端和输出端。本实用新型提供的逆变器电路，通过新增的带有续流体二极管D5的续流晶体管S5和带有续流体二极管D6的续流晶体管S6，在电路工作中提供新的续流路径，能够提升整个逆变器的逆变效率并降低电磁干扰的影响。
图I是传统的全桥逆变电路结构示意图；图2是对图I中的全桥逆变电路进行双极性调制的驱动信号的示意图；图3是对图I中的全桥逆变电路进行单极性调制的驱动信号的示意图；图4是本实用新型第一实施例提供的逆变器电路的元器件结构示意图；图5是本实用新型第一实施例和第二实施例提供的逆变器电路中的晶体管的驱动信号示意图；图6是本实用新型实施例提供的逆变器电路处于电网电压正半周期的逆变阶段的电流路径不意图；图7是本实用新型实施例提供的逆变器电路处于电网电压正半周期的续流阶段的电流路径不意图；图8是本实用新型实施例提供的逆变器电路处于电网电压负半周期的逆变阶段的电流路径不意图；[0028]图9是本实用新型实施例提供的逆变器电路处于电网电压负半周期的续流阶段的电流路径不意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型提供的逆变器电路，通过新增的带有续流体二极管D5的续流晶体管S5和带有续流体二极管D6的续流晶体管S6，在电路工作中提供新的续流路径，能够提升整个逆变器的逆变效率并降低电磁干扰的影响。图4是本实用新型第一实施例提供的逆变器电路的元器件结构示意图，为了便于 说明，仅示出了与本实用新型第一实施例相关的部分，如图所示一种逆变器电路，与直流电源SG相连，包括逆变晶体管SI、逆变晶体管S2、逆变晶体管S3、逆变晶体管S4、电感LI、电感L2和电容C ;本逆变器电路还包括带有续流体二极管D5的续流晶体管S5、带有续流体二极管D6的续流晶体管S6 ；作为本实用新型的第一实施例，逆变晶体管S1-S4分别为带有体二极管D1-D4的逆变晶体管；其中，体二极管Dl的阳极、阴极分别接逆变晶体管SI的输入端和输出端，体二极管D2的阳极、阴极分别接逆变晶体管S2的输入端和输出端，体二极管D3的阳极、阴极分别接逆变晶体管S3的输入端和输出端，体二极管D4的阳极、阴极分别接逆变晶体管S4的输入端和输出端；电容C并接在直流电源SG的两端，逆变晶体管S1-S4和续流晶体管S5-S6的驱动端分别接驱动信号，逆变晶体管SI和逆变晶体管S2的输入端同时接直流电源SG的正极，逆变晶体管SI的输出端同时接续流晶体管S5、续流晶体管S6的输入端，续流晶体管S5的输出端同时接逆变晶体管S3的输入端和电感LI的第一端，逆变晶体管S2的输出端同时接续流晶体管S6的输出端、逆变晶体管S4的输入端和电感L2的第一端，逆变晶体管S3的输出端和逆变晶体管S4的输出端同时接直流电源SG的负极，电感L2的第二端和电感LI的第二端分别接电网Grid的两端，续流体二极管D5的阳极接续流晶体管S5的输入端，续流体二极管D5的阴极接续流晶体管S5的输出端，续流体二极管D6的阳极接续流晶体管S6的输入端，续流体二极管D6的阴极接续流晶体管S6的输出端。作为本实用新型的第二实施例，逆变晶体管S1-S4都为不包括自带体二极管的逆
变晶体管。不论是第一实施例或者是第二实施例提供的逆变器电路，其中的逆变晶体管S1-S4都采用高频正弦脉宽调制方式(SPWM)驱动，而续流晶体管S5、S6则采用与电网同频率的低频脉宽调制方式驱动，晶体管的驱动信号示意图如附图5所示，其中续流晶体管S5、S6的驱动信号相位相差180度，逆变晶体管SI和S4的驱动信号相同，逆变晶体管S2和S3的驱动信号相同。下面对本实用新型第一实施例或者是第二实施例提供的逆变器电路的工作原理作具体说明在电网电压的正半周期，续流晶体管S5持续导通，逆变晶体管S2和S3、续流晶体管S6保持截止，逆变晶体管SI和S4高频同步切换，经电感LI和电感L2滤波之后输出正半周期交流电压。此过程中，逆变晶体管SI和S4同步导通时，整个逆变器电路处于逆变阶段，如图6 所示，电流路径为 SG — SI — S5 — LI — Grid — L2 — S4 — SG ;逆变晶体管SI和S4同步截止时，整个逆变器电路处于续流阶段，如图7所示，电流路径 Grid — L2 — D6 — S5 — LI — Grid。在电网电压的负半周期，续流晶体管S6持续导通，逆变晶体管SI和S4、续流晶体管S5保持截止，逆变晶体管S2和S3高频同步切换，经电感LI和电感L2滤波之后输出负 半周期交流电压。此过程中，逆变晶体管S2和S3同步导通时，整个逆变器电路处于逆变阶段，如图8 所示，电流路径 SG — S2 — L2 — Grid — LI — S3 — SG ;逆变晶体管S2和S3同步截止时，整个逆变器电路处于续流阶段，如图9所示，电流路径 Grid — LI — D5 — S6 — L2 — Grid。至此，整个逆变器电路完成了一个工作周期，并且会按此方式循环运行。本实用新型两个实施例提供的逆变器电路，由于同一电流回路中的上下两个晶体管同步工作于高频通断状态，通过新增的两个带有续流体二极管的续流晶体管S5和S6，提供了新的续流路径，使得不论是在电网电压的正半周期或者负半周期的续流过程中，图4中A、B两点的电位基本能始终保持一致，储能电容C不再参与续流，减小了续流回路；且在续流阶段，断开与直流电源一侧的联系，使图4中A、B两点电压的变化幅度减小了一半，降低了开关损耗，提高了逆变效率，同时，也实现了降低电磁干扰影响的目的。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种逆变器电路，与直流电源相连，包括逆变晶体管SI、逆变晶体管S2、逆变晶体管S3、逆变晶体管S4、电感LI、电感L2和电容C，其特征在于，所述逆变器电路还包括带有续流体二极管D5的续流晶体管S5、带有续流体二极管D6的续流晶体管S6 ； 所述电容C并接在所述直流电源的两端，所述逆变晶体管S 1-S4和所述续流晶体管S5-S6的驱动端分别接驱动信号源，所述逆变晶体管SI和所述逆变晶体管S2的输入端同时接所述直流电源的正极，所述逆变晶体管SI的输出端同时接所述续流晶体管S5、续流晶体管S6的输入端，所述续流晶体管S5的输出端同时接所述逆变晶体管S3的输入端和所述电感LI的第一端，所述逆变晶体管S2的输出端同时接所述续流晶体管S6的输出端、所述逆变晶体管S4的输入端和所述电感L2的第一端，所述逆变晶体管S3和所述逆变晶体管S4的输出端同时接所述直流电源的负极，所述电感L2的第二端和所述电感LI的第二端分别接电网Grid，所述续流体二极管D5的阳极接所述续流晶体管S5的输入端，所述续流体二极管D5的阴极接所述续流晶体管S5的输出端，所述续流体二极管D6的阳极接所述续流晶体管S6的输入端，所述续流体二极管D6的阴极接所述续流晶体管S6的输出端。
2.如权利要求I所述的逆变器电路，其特征在于，所述逆变晶体管S1-S4都为不包括体二极管的逆变晶体管。
3.如权利要求I所述的逆变器电路，其特征在于，所述逆变晶体管S1-S4分别为包括自带的体二极管D1-D4的逆变晶体管，所述体二极管Dl的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管SI的输入端和输出端，所述体二极管D2的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管S2的输入端和输出端，所述体二极管D3的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管S3的输入端和输出端，所述体二极管D4的阳极、阴极分别接所述逆变晶体管S4的输入端和输出端。
专利摘要本实用新型涉及一种逆变器电路，由于同一电流回路中的上下两个晶体管同步工作于高频通断状态，通过新增的两个带有续流体二极管的续流晶体管，提供了新的续流路径，减小了续流回路，且在续流阶段，断开与直流电源一侧的联系，降低了开关损耗，提高了逆变效率；同时，也实现了降低电磁干扰影响的目的。
文档编号H02M7/5387GK202721620SQ201220298179
公开日2013年2月6日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者丁永强, 王昊旻 申请人:深圳古瑞瓦特新能源有限公司