專利名稱：高效節(jié)能型逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變電路，尤其涉及一種高效節(jié)能型逆變電路，其能夠廣泛應(yīng)用于UPS電源，正弦波逆變器、變頻器等需要DC/AC變換的場合。
背景技術(shù)：
正弦波逆變器的作用是將恒定的直流電壓變換成交變的正弦電壓，以適合交流供電的設(shè)備使用，高效率、低諧波失真度往往是該技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。
目前各廠商生產(chǎn)的逆變器多采用雙管半橋驅(qū)動，以及四管全橋電路結(jié)構(gòu)，使用這兩種工作方式工作效率較低，最大也只有90％左右，有將近10％的電能轉(zhuǎn)化為熱能損耗掉，會增加散熱成本，降低功率密度，不利于節(jié)能環(huán)保，不利于產(chǎn)品的小型化設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種功率器件的損耗低、體積緊湊、功率密度較大的高效節(jié)能型逆變電路。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的高效節(jié)能型逆變電路，由功率管、快恢復(fù)二極管和輸出濾波電路構(gòu)成，上述功率管、快恢復(fù)二極管和輸出濾波電路組成四管半橋逆變電路。
上述四管半橋逆變電路為三個，此三個四管半橋逆變電路并接于正負(fù)直流電源之間，每個四管半橋逆變電路完成一相交波電的產(chǎn)生，各相之間產(chǎn)生的正弦波相差120度，從而形成三相逆變電路。
上述每個四管半橋逆變電路設(shè)有依次相串接且集電極與發(fā)射極之間分別反向并接有二極管的第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管；還設(shè)有第一快恢復(fù)二極管、第二快恢復(fù)二極管和輸出濾波電路，上述第一快恢復(fù)二極管的陰極連接于上述第一功率管的發(fā)射極與上述第二功率管的集電極的接點、陽極連接于電路中性點，上述第二快恢復(fù)二極管的陰極連接于電路中性點、陽極連接上述第三功率管的發(fā)射極與上述第四功率管的集電極的接點；上述輸出濾波電路的輸入端連接于上述第二功率管的發(fā)射極與上述第三功率管的集電極的接點。
上述輸出濾波電路為LC濾波電路。
采用上述方案后，本發(fā)明巧妙的采用了四管半橋的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，再利用數(shù)字信號處理器(DSP)的控制算法完成了三相正弦波逆變的功能。其在一個周期內(nèi)驅(qū)動電壓不全部為載波頻率，有1/2個周波為恒通或恒斷，這樣開關(guān)頻率在一個正弦周期內(nèi)降低了一倍，同樣功率管的開關(guān)損耗也降低了一半，所以提高了逆變效率，與常規(guī)逆變電路相比其功率器件的損耗可降低一倍，輸出電壓高次諧波有所減少，使輸出LC濾波參數(shù)減小，增大功率密度。且由于損耗低對散熱的要求相對要小，可減少散熱裝置的設(shè)置，從而縮小了產(chǎn)品的體積。


圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明R相半橋驅(qū)動信號波形及時序圖。
圖3為本發(fā)明R相橋臂中點電壓波形圖。
圖4為本發(fā)明R相輸出電壓波形圖。
具體實施例方式
本發(fā)明高效節(jié)能型逆變電路，其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，由三個四管半橋逆變電路組成，此三個四管半橋逆變電路并接于正負(fù)直流電源之間，每個四管半橋逆變電路完成一相交流電的產(chǎn)生，各相之間產(chǎn)生的正弦波相差120度，從而形成三相正弦波輸出。
現(xiàn)以R相為例描述其電路組成及工作原理四管半橋逆變電路包括4個功率管(IGBT)Q1-Q4、2個快恢復(fù)二極管V1-V2和輸出濾波電路，功率管Q1的集電極連接直流電源的正極、發(fā)射極連接功率管Q2的集電極，功率管Q2的發(fā)射極連接功率管Q3的集電極，功率管Q3的發(fā)射極連接功率管Q4的集電極，功率管Q4的發(fā)射極連接直流電源的負(fù)極。且功率管Q1-Q4的集電極與發(fā)射極之間分別反向并接有二極管(IGBT內(nèi)置的)?？旎謴?fù)二極管V1的陰極連接于功率管Q1的發(fā)射極與功率管Q2的集電極的接點、陽極連接于電路中性點N，快恢復(fù)二極管V2的陰極連接于電路中性點N、陽極連接功率管Q3的發(fā)射極與功率管Q4的集電極的接點。輸出濾波電路為LC濾波電路，電感Lr的一端連接于功率管Q2的發(fā)射極與功率管Q3的集電極的接點(即R相橋臂中點)，電感Lr的另一端連接電容Cr的一端，電容Cr的另一端連接電路中性點N。功率管Q1-Q4的控制信號由數(shù)字信號處理器給出，控制信號分別由功率管Q1-Q4的柵極輸入，控制在適當(dāng)?shù)臅r間開通或關(guān)斷功率管Q1-Q4能使UPS輸出產(chǎn)生交流正弦電壓信號。
工作原理說明如圖2所示，T0-T1時刻在此期間，功率管Q1按正弦規(guī)律開通、關(guān)斷，功率管Q2恒通，功率管Q3與功率管Q1反相，功率管Q4恒斷，在功率管Q1開通期間+BUS電壓從功率管Q1通過功率管Q2、經(jīng)電感Lr、電容Cr濾波后再到負(fù)載。在功率管Q1關(guān)斷期間，功率管Q3導(dǎo)通，R相橋臂中點電壓Vr被快恢復(fù)二極管V2箝位在OV。如此重復(fù)開、關(guān)產(chǎn)生的R相橋臂中點電壓Vr如圖3所示(T0-T1時刻)。
T1-T2時刻在此期間，功率管Q4按正弦規(guī)律開通、關(guān)斷，功率管Q3恒通，功率管Q2與功率管Q4反相，功率管Q1恒斷，在功率管Q4開通期間-BUS電壓從功率管Q4通過功率管Q3、經(jīng)電感Lr、電容Cr濾波后再到負(fù)載。在功率管Q4關(guān)斷期間，功率管Q2導(dǎo)通R相橋臂中點電壓Vr被快恢復(fù)二極管V1箝位在0V。如此重復(fù)開、關(guān)產(chǎn)生的R相橋臂中點電壓Vr如圖3所示(T1-T2時刻)。
從上述分析中可看出，利用上述的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在適當(dāng)?shù)臅r間開通或關(guān)斷功率管Q1-Q4能使UPS輸出產(chǎn)生交流正弦電壓信號(如圖4所示)，再通過數(shù)字信號處理器內(nèi)部的控制算法采取一定的補償措施就能實輸出電壓的穩(wěn)定和快速響應(yīng)，達(dá)到穩(wěn)壓電源的功能。
如圖2所示，從功率管Q1-Q4驅(qū)動電壓波形中得知在一個正弦周期內(nèi)驅(qū)動電壓不全部為載波頻率，有1/2個周波為恒通或恒斷，這樣開關(guān)頻率在一個周期內(nèi)降低了一倍，同樣功率管的開關(guān)損耗也降低了一半，所以提高了逆變效率。
另外兩相(S相和T相)的電路結(jié)構(gòu)、工作原理與R相相同，只是驅(qū)動信號相互相差120°，在此不再重復(fù)。
本發(fā)明中在一個正弦周期內(nèi)驅(qū)動電壓不全部為載波頻率，有1/2個周波為恒通或恒斷，這樣開關(guān)頻率在一個周期內(nèi)降低了一倍，同樣功率管的開關(guān)損耗也降低了一半，所以提高了逆變效率。而在習(xí)有產(chǎn)品中其開關(guān)管的驅(qū)動頻率為正弦調(diào)制頻率，其開關(guān)損耗較本發(fā)明增加了一位，且從R相橋臂中點電壓Vr波形中可看出，本發(fā)明產(chǎn)生的輸出電壓諧波明顯小于習(xí)有產(chǎn)品，產(chǎn)生的dv/dt的電壓干擾也明顯小于習(xí)有產(chǎn)品，所以說本發(fā)明比習(xí)有產(chǎn)品有突出的優(yōu)勢，能解決習(xí)有產(chǎn)品存在的問題。
權(quán)利要求
1.高效節(jié)能型逆變電路，由功率管、快恢復(fù)二極管和輸出濾波電路構(gòu)成，其特征在于上述功率管、快恢復(fù)二極管和輸出濾波電路組成四管半橋逆變電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能型逆變電路，其特征在于上述四管半橋逆變電路為三個，此三個四管半橋逆變電路并接于正負(fù)直流電源之間，每個四管半橋逆變電路完成一相交波電的產(chǎn)生，各相之間產(chǎn)生的正弦波相差120度，從而形成三相逆變電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效節(jié)能型逆變電路，其特征在于上述每個四管半橋逆變電路設(shè)有依次相串接且集電極與發(fā)射極之間分別反向并接有二極管的第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管；還設(shè)有第一快恢復(fù)二極管、第二快恢復(fù)二極管和輸出濾波電路，上述第一快恢復(fù)二極管的陰極連接于上述第一功率管的發(fā)射極與上述第二功率管的集電極的接點、陽極連接于電路中性點，上述第二快恢復(fù)二極管的陰極連接于電路中性點、陽極連接上述第三功率管的發(fā)射極與上述第四功率管的集電極的接點；上述輸出濾波電路的輸入端連接于上述第二功率管的發(fā)射極與上述第三功率管的集電極的接點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效節(jié)能型逆變電路，其特征在于上述輸出濾波電路為LC濾波電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效節(jié)能型逆變電路，其由功率管、快恢復(fù)二極管和輸出濾波電路組成單相四管半橋逆變電路或三相四管半橋逆變電路。本發(fā)明巧妙的采用了四管半橋驅(qū)動的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，再利用數(shù)字信號處理器的控制算法完成了三相正弦波逆變的功能。其在一個周期內(nèi)驅(qū)動電壓不全部為載波頻率，有1/2個周波為恒通或恒斷，這樣開關(guān)頻率在一個周期內(nèi)降低了一倍，同樣功率管的開關(guān)損耗也降低了一半，所以提高了逆變效率，與常規(guī)逆變電路相比其功率器件的損耗可降低一倍，輸出電壓高次諧波有所減少，使輸出LC濾波參數(shù)減小，從而縮小體積，增大功率密度。
文檔編號H02M7/537GK101018022SQ200610132408
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者周志文, 李民英 申請人:廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司