[發(fā)明專利]一種單相逆變器及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110160251.2
• 申請日: 2011-06-15
• 公開（公告）號: CN102223098A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 崔佩聚;徐立平;徐應群;李順;毛偉;張利霞
• 申請（專利權）人: 山億新能源股份有限公司
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊小雙

技術領域

本發(fā)明涉及單相逆變器及其控制方法，具體而言，涉及采用多電平技術構建的單相逆變器以及采用母線電容平衡控制方式和/或熱平衡控制方式的單相逆變器控制方法。

背景技術

單相逆變器的結構可分為半橋逆變器、全橋逆變器和推挽逆變器等形式。目前，單相逆變器多數采用全橋電路形式，具有技術成熟、成本低廉等優(yōu)勢，但是也存在漏電流大、逆變器體積較大等缺點。為了解決漏電流大的問題，德國Sunway公司、德國SMA公司等相繼研發(fā)出帶有交流旁路的全橋逆變器、帶有直流旁路的全橋拓撲及其H5拓撲，但都存在輸出電感體積大、EMC(電磁兼容性)濾波電路體積大等問題。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的以上技術問題，本發(fā)明提出了基于多電平技術構建的單相逆變器，該單相逆變器可有效解決該問題。

為此，本發(fā)明提出了一種多電平單相逆變器，包括第一橋臂和第二橋臂，每個橋臂的上橋臂和下橋臂均由串聯(lián)的兩個開關管構成，在第一橋臂的上橋臂中點與下橋臂中點之間跨接由兩個二極管串聯(lián)構成的第一鉗位二極管串，在第二橋臂的上橋臂中點與下橋臂中點之間跨接由兩個二極管串聯(lián)構成的第二鉗位二極管串；并且，該逆變器的直流側并聯(lián)連接由第一電容器和第二電容器串聯(lián)而成的電容器串，該電容器串的中點連接至第一、第二鉗位二極管串的中點，第一、第二橋臂的中點輸出作為逆變器的輸出。

優(yōu)選地，該逆變器還包括控制部分，用于控制所述開關管的通、斷，以從使得逆變器能夠輸出同一期望電壓的多個開關管路徑中選擇其一。

優(yōu)選地，該控制器根據特定的檢測信號選擇所述路徑之一，或者采用輪循的方式選擇所述路徑之一。

其中，所述檢測信號包括第一電容器上的電壓和第二電容器上的電壓；如果第一電容器上的電壓高于第二電容器上的電壓，則選擇與第一電容器構成回路的開關管路徑；如果第二電容器上的電壓高于第一電容器上的電壓，則選擇與第二電容器構成回路的開關管路徑。

優(yōu)選地，所述檢測信號包括所述開關管的溫度和損耗檢測信號，所述控制器選擇溫度和損耗低的開關管路徑以輸出期望電壓。

優(yōu)選地，在第一、第二橋臂的中點分別連接有輸出濾波電感。

本發(fā)明還公開上述多電平單相逆變器的控制方法，包括：控制該逆變器中開關管的通、斷，以從使得逆變器能夠輸出同一期望電壓的多個開關管路徑中選擇其一。

具體地，該控制方法包括：檢測特定的檢測信號，根據該檢測信號選擇所述路徑之一；或者采用輪循的方式選擇所述路徑之一。

優(yōu)選地，所述檢測信號包括第一電容器上的電壓和第二電容器上的電壓；如果第一電容器上的電壓高于第二電容器上的電壓，則選擇與第一電容器構成回路的開關管路徑；如果第二電容器上的電壓高于第一電容器上的電壓，則選擇與第二電容器構成回路的開關管路徑。

優(yōu)選地，所述檢測信號包括所述開關管的溫度和損耗檢測信號，選擇溫度和損耗低的開關管路徑以輸出期望電壓。

在本發(fā)明的多電平逆變器中，輸出波形電平數的增多降低了每個開關管的電壓應力，而且與雙電平逆變器相比，在相同的開關頻率下，多電平逆變器由于輸出波形電平數的增加，所以諧波畸變率較低，由于多電平逆變器可以提高功率、降低交流輸出波形的諧波，所以特別適合應用于高壓、大功率的場合中。

而且，通過采用母線電容輪循應用的控制方式，穩(wěn)定了母線中點電位。由于多電平技術中存在多個路徑可形成某一電平電位，所以，也可根據各個開關管的實際溫度或損耗來進行控制，選擇特定路徑以形成該電平電位；或者，也可通過各個路徑輪循的模式來延長各個開關管的壽命。雖然多電平技術的應用會引起功率開關器件數量增多，但目前PIM模塊(即功率集成模塊)技術可有效解決該問題。

附圖說明

下面根據實施例和附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

圖1是根據本發(fā)明一實施例提出的通過二極管鉗位三電平構建的單相逆變器的功率電路圖。

具體實施方式

以下給出了一個具體實施例，為了便于理解，這里以三電平單相逆變器為例進行介紹說明。應當理解，本發(fā)明的單相逆變器可以采用更多電平，例如4電平及以上。本發(fā)明中的多電平單相逆變器可與正弦PWM調制、空間矢量PWM調制等現(xiàn)有調制方式結合使用。

圖1為通過二極管鉗位三電平構建的單相逆變器的功率電路圖。二極管鉗位型多電平逆變器通過串聯(lián)的電容器將直流側的電壓分成一系列較低的電平電壓。M電平的二極管鉗位型多電平逆變器在直流側需要M-1個電容器。