專利名稱：一種單相逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單相逆變器。
背景技術(shù)：
單相非隔離型并網(wǎng)逆變器，其漏電流是其非常重要的指標，常用的方法有加入共模濾波器和采用新拓撲結(jié)構(gòu)的方法。但共模濾波器會增加設(shè)備的體積和重量。采用新的拓撲目前有Heric，H6等多個拓撲。申請?zhí)枮?00920108583. 4的中國實用新型專利公開了采用H6拓撲結(jié)構(gòu)的單相非隔離型并網(wǎng)逆變器。具體參見圖1所示的H6拓撲結(jié)構(gòu)。該專利單相非隔離型并網(wǎng)逆變器采用的H6拓撲結(jié)構(gòu)中使用外加的二極管D7、D8 分別對電感L1、L2進行續(xù)流。由于增加了外加的二極管，使得半導體器件增多，造成體積較大，損耗較多，效率較低。另外，該專利只給出了單位功率因數(shù)的調(diào)制策略，對于需求無功功率的應用場合本領(lǐng)域技術(shù)人員無法實現(xiàn)調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種單相逆變器，使用的半導體數(shù)目較少，損耗較小，提高了轉(zhuǎn)換效率，降低了成本；而且進一步提供了單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的調(diào)制策略和/或無功功率場合的調(diào)制策略。本發(fā)明提供一種單相逆變器，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第四開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負端；第一開關(guān)管的第二端與第二開關(guān)管的第二端相連；第三開關(guān)管的第二端和第四開關(guān)管的第二端之間連接有交流負載；所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管，且第四開關(guān)管反向并聯(lián)第四二極管。優(yōu)選地，所述單相逆變器還包括第一電感、第二電感和第二電容；所述第三開關(guān)管的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第四開關(guān)管的第二端。優(yōu)選地，所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，對應的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負母線；
第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第五開關(guān)管至直流電源負母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三二極管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第三二極管。優(yōu)選地，所述第一、六開關(guān)管的導通時序信號由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較， 所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導通，在所述正弦波負半周期時第三開關(guān)管截止；所述第四開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波負半周期時第四開關(guān)管導通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止。本發(fā)明還提供一種單相逆變器，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第四開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負端；第一開關(guān)管的第二端與第二開關(guān)管的第二端相連；第三開關(guān)管的第二端和第四開關(guān)管的第二端之間連接有交流負載；所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合和/或需求無功功率的場合時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管分別反向并聯(lián)第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四極管、第五二極管和第六二極管。優(yōu)選地，所述單相逆變器還包括第一電感、第二電感和第二電容；所述第三開關(guān)管的輸出端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第四開關(guān)管的輸出端。優(yōu)選地，所述單相逆變器應用于需求無功功率的場合時，對應的六個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負母線；第二工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；或，電流經(jīng)第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第三二極管至第四開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第五開關(guān)管至直流電源負母線；
第四工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第三二極管至第四開關(guān)管；或，電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；第五工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負母線-第六二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第三二極管-第一二極管至直流電源正母線；第六工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負母線-第五二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管-第二二極管至直流電源正母線。優(yōu)選地，所述第一、六開關(guān)管的導通時序信號由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較， 所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導通時序信號，由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導通，反之截止。優(yōu)選地，所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，對應的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負母線；第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第五開關(guān)管至直流電源負母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三二極管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第三二極管。優(yōu)選地，所述第一、六開關(guān)管的導通時序信號由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較， 所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導通，在所述正弦波負半周期時第三開關(guān)管截止；或者，所述第三開關(guān)管的導通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波負半周期時第四開關(guān)管導通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止；
或者，所述第四開關(guān)管的導通時序信號，由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導通，反之截止。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例所述單相逆變器包括六個開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第四開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負端；且第一開關(guān)管的第二端與第二開關(guān)管的第二端相連；第三開關(guān)管的第二端和第四開關(guān)管的第二端之間連接有電網(wǎng)；改變了現(xiàn)有單相逆變器的電路結(jié)構(gòu)。而且在本發(fā)明實施例所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管分別反向并聯(lián)第三二極管和第四二極管，通過第三開關(guān)管和第四開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管和第四二極管取代現(xiàn)有技術(shù)中的外置二極管，同樣滿足第一、二電感的續(xù)流，節(jié)約了制造成本。進一步，本發(fā)明實施例所述單相逆變器的每個開關(guān)管均反向并聯(lián)一個二極管，這樣本發(fā)明實施例所述單相逆變器就可以滿足單位功率因數(shù)場合和需求無功功率場合下的兩種調(diào)制策略，而且采用需求無功功率的調(diào)制策略時，即使所述單相逆變器當前工作于單位功率因數(shù)狀態(tài)，也不需要進行需求無功功率的調(diào)制策略向單位功率因數(shù)的調(diào)制策略切換。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用H6拓撲結(jié)構(gòu)的單相非隔離型并網(wǎng)逆變器拓撲圖；圖加是為本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器拓撲圖；圖2b是為本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器拓撲圖；圖3是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖4是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖5是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖6是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖7是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖8是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖9是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖10是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖11是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第五工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖12是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第六工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖13是本發(fā)明第一、二實施例所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)場合下的六個開關(guān)管的導通時序圖；圖14是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器應用于需求無功功率場合下的六個開關(guān)管的導通時序圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。
參見圖2a，該圖為本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器拓撲圖。本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器，包括第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6。直流電源的正端(直流電源正母線)通過第一電容Cl連接直流電源的負端(直流電源負母線)。直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管Tl、第三開關(guān)管T3、第五開關(guān)管T5連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管T2、第四開關(guān)管T4、第六開關(guān)管T6連接直流電源的負端。第一開關(guān)管Tl的第二端與第二開關(guān)管T2的第二端相連。第三開關(guān)管T3的第二端(第五開關(guān)管T5的第一端)和第四開關(guān)管T4的第二端 (第六開關(guān)管T6的第一端)之間連接交流負載。所述交流負載可以為電網(wǎng)。本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管T3 反向并聯(lián)第三二極管D3，且第四開關(guān)管T4反向并聯(lián)第四二極管D4。第三二極管D3、第四二極管D4可以分別是第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4內(nèi)置的二極管。所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5 和第六開關(guān)管T6均可以為IGBT管，所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6的第一端為集電極，第二端為發(fā)射極。所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5 和第六開關(guān)管T6還可以均為MOSFET等半導體器件。本發(fā)明實施例所述單相逆變器的濾波電路具體可以采用LC型濾波器，還可以采用L型或LCL型濾波器作為濾波電路。 參見圖加，本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器具體可以包括第一電感Ll、第二電感L2和第二電容C作為濾波電路。所述第三開關(guān)管T3的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感Ll、第二電容C和第二電感 L2連接所述第四開關(guān)管T4的第二端(或，第六開關(guān)管T6的第一端)。參見圖3至圖6，圖3是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖4是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖5 是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖6是本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應的拓撲圖。本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器只能應用于單位功率因數(shù)的場合時調(diào)制策略， 對應的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)，電流回路參見圖3 第一、三、六開關(guān)管T1、T3、T6導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管Tl-第三開關(guān)管Τ3-第一電感 Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第六開關(guān)管Τ6至直流電源負母線。第二工作模態(tài)，電流回路參見圖4(第一、二電感L1、L2正向續(xù)流)第三開關(guān)管T3 導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管T3-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第四二極管D4至第三開關(guān)管T3。第三工作模態(tài)，電流回路參見圖5 第二、四、五開關(guān)管T2、T4、T5導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管Τ2-第四開關(guān)管Τ4-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第五開關(guān)管T5至直流電源負母線。第四工作模態(tài)，電流回路參見圖6(第一、二電感L1、L2負向續(xù)流)第四開關(guān)管T4 導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三二極管D3-第四開關(guān)管T4-第二電感 L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll至第三二極管D3。參見圖13，該圖為本發(fā)明第一、二實施例所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)場合下的六個開關(guān)管的導通時序圖。本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)場合下(電壓為正時電流為正，電壓為負時電流為負)調(diào)制策略六個開關(guān)管的導通時序所述第一、六開關(guān)管Tl、T6的導通時序信號由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管Tl、T6導通，反之截止。所述第二、五開關(guān)管T2、T5的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管T2、T5導通，反之截止。所述第三開關(guān)管T3的導通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管T3導通，在所述正弦波負半周期時第三開關(guān)管T3截止。所述第四開關(guān)管T4的導通時序信號，在所述正弦波負半周期時第四開關(guān)管T4導通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管T4截止。本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器包括六個開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管Tl、第三開關(guān)管T3、第五開關(guān)管T5連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管T2、第四開關(guān)管T4、第六開關(guān)管T6連接直流電源的負端；且第一開關(guān)管Tl的第二端與第二開關(guān)管T2的第二端相連；第三開關(guān)管T3的第二端和第四開關(guān)管T4的第二端之間連接有電網(wǎng)VG ；改變了現(xiàn)有單相逆變器的電路結(jié)構(gòu)。而且在本發(fā)明第一實施例所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4 分別反向并聯(lián)第三二極管D3和第四二極管D4。通過第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4反向并聯(lián)第三二極管D3和第四二極管D4取代現(xiàn)有技術(shù)中的外置二極管，同樣滿足第一、二電感 L1、L2的續(xù)流，節(jié)約了制造成本。參見圖2b，該圖為本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器拓撲圖。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器與第一實施例的區(qū)別在于，每個開關(guān)管分別反向并聯(lián)一個二極管。具體地，第一開關(guān)管Tl反向并聯(lián)第一二極管Dl;，第二開關(guān)管T2反向并聯(lián)第二二極管D2 ；第三開關(guān)管T3反向并聯(lián)第三二極管D3 ；第四開關(guān)管T4反向并聯(lián)第四二極管D4 ；第五開關(guān)管T5反向并聯(lián)第五二極管D5 ；第六開關(guān)管T6反向并聯(lián)第六二極管 D6。上述二極管可以分別是對應開關(guān)管的內(nèi)置二極管。同樣，所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6均可以為IGBT管，所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管 T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5和第六開關(guān)管T6的第一端為集電極，第二端為發(fā)射極。所述第一開關(guān)管Tl、第二開關(guān)管T2、第三開關(guān)管T3、第四開關(guān)管T4、第五開關(guān)管T5 和第六開關(guān)管T6還可以均為MOSFET等半導體器件。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器還包括第一電感Li、第二電感L2和第二電容 C0所述第三開關(guān)管T3的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感Li、第二電容C和第二電感L2連接所述第四開關(guān)管T4的第二端。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器不僅可以應用于單位功率因數(shù)的場合，還可以應用于需求無功功率的場合。參見圖7至圖12，圖7是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第一工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖8是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第二工作模態(tài)對應的拓撲圖； 圖9是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第三工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖10是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第四工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖11是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第五工作模態(tài)對應的拓撲圖；圖12是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器處于第六工作模態(tài)對應的拓撲圖。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合的調(diào)制策略時，電流回路參見圖7至圖12所示，對應的四個工作模態(tài)第一工作模態(tài)，電流回路參見圖7 第一、三、六開關(guān)管T1、T3、T6導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管Tl-第三開關(guān)管Τ3-第一電感 Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第六開關(guān)管Τ6至直流電源負母線。第二工作模態(tài)，電流回路參見圖8 (第一、二電感Li、L2正向續(xù)流)第三開關(guān)管Τ3導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管Τ3-第一電感Ll-電網(wǎng) VG-第二電感L2-第四二極管D4至第三開關(guān)管Τ3。第三工作模態(tài)，電流回路參見圖9 第二、四、五開關(guān)管Τ2、Τ4、Τ5導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管Τ2-第四開關(guān)管Τ4-第二電感 L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第五開關(guān)管Τ5至直流電源負母線。第四工作模態(tài)，電流回路參見圖10:(第一、二電感L1、L2負向續(xù)流)第四開關(guān)管 T4導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三二極管D3-第四開關(guān)管T4-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll至第三二極管D3。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器應用于需求無功功率的場合時，電流回路參見圖7至圖12所示。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器應用于需求無功功率的場合時的調(diào)制策略，對應的六個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)，電流回路參見圖7 第一、三、六開關(guān)管T1、T3、T6導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管Tl-第三開關(guān)管Τ3-第一電感 Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第六開關(guān)管Τ6至直流電源負母線。第二工作模態(tài)，電流回路參見圖8 (第一、二電感Li、L2正向或負向續(xù)流)第三開關(guān)管Τ3和第四開關(guān)管Τ4導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管 Τ3-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第四二極管D4至第三開關(guān)管Τ3 ；或者，電流的路徑為電流經(jīng)第四開關(guān)管Τ4-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第三二極管D3至第四開
關(guān)管抖。這時由于在需求無功功率場合下，調(diào)制后的實際電壓U為正時，實際電流i可能為正也可能為負，因此需要保證上述兩個電流路徑均可以導通，即第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4同時保持導通狀態(tài)。第三工作模態(tài)，電流回路參見圖9 第二、四、五開關(guān)管T2、T4、T5導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管T2-第四開關(guān)管T4-第二電感 L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第五開關(guān)管T5至直流電源負母線。第四工作模態(tài)，電流回路參見圖10:(第一、二電感Li、L2負向或正向續(xù)流)第三開關(guān)管T3和第四開關(guān)管T4導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)第四開關(guān)管 T4-第二電感L2-電網(wǎng)VG-第一電感Ll-第三二極管D3至第四開關(guān)管T4 ；或者，電流的路徑為電流經(jīng)第三開關(guān)管T3-第一電感Ll-電網(wǎng)VG-第二電感L2-第四二極管D4至第三開關(guān)管T3。第五工作模態(tài)，電流回路參見圖11 第一、三、六開關(guān)管Tl、T3、T6導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源負母線-第六二極管D6-第二電感L2-電網(wǎng) VG-第一電感Ll-第三二極管D3-第一二極管Dl至直流電源正母線。第六工作模態(tài)，電流回路參見圖12 第二、四、五開關(guān)管T2、T4、T5導通，其余開關(guān)管均截止；電流的路徑為電流經(jīng)直流電源負母線-第五二極管D5-第一電感Ll-電網(wǎng) VG-第二電感L2-第四二極管D4-第二二極管D2至直流電源正母線。由于需求無功功率場合的上述六個工作模態(tài)的存在，因此每個開關(guān)管均需要反向并聯(lián)有一個二極管，以提供上述電流通道。參見圖14，該圖是本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器應用于需求無功功率場合下的六個開關(guān)管的導通時序圖。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器應用于需求無功功率的場合(電壓為正時電流可能為正也可能為負，電壓為負時電流可能為正也可能為負)調(diào)制策略對應六個開關(guān)管的導通時序所述第一、六開關(guān)管Tl、T6的導通時序信號由正弦波(即圖10中的電壓u調(diào)制波)和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管Tl、T6導通， 反之截止。所述第二、五開關(guān)管T2、T5的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管T2、T5導通，反之截止。所述第三開關(guān)管T3的導通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導通，反之截止。所述第四開關(guān)管T4的導通時序信號，由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導通，反之截止。本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器的每個開關(guān)管均反向并聯(lián)一個二極管，這樣本發(fā)明第二實施例所述單相逆變器就可以滿足單位功率因數(shù)場合和需求無功功率場合下的兩種調(diào)制策略。并且當采用需求無功功率的調(diào)制策略時，即使所述單相逆變器當前工作于單位功率因數(shù)狀態(tài)，也不需要進行需求無功功率的調(diào)制策略向單位功率因數(shù)的調(diào)制策略切換。當采用需求無功功率的調(diào)制策略時，所述單相逆變器當前工作于單位功率因數(shù)狀態(tài)，可以使用圖13所示的調(diào)制策略(具體調(diào)制策略參見前文所述)，也可以繼續(xù)用圖14所示的無功功率的調(diào)制策略。參見圖14，具體說明如下所述第一、六開關(guān)管Tl、T6的導通時序信號由所述正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管Tl、T6導通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管T2、T5的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管T2、T5導通，反之截止；所述第三開關(guān)管T3的導通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管T3導通，反之截止；所述第四開關(guān)管T4的導通時序信號，由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管T4導通，反之截止。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單相逆變器，其特征在于，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第四開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負端；第一開關(guān)管的第二端與第二開關(guān)管的第二端相連；第三開關(guān)管的第二端和第四開關(guān)管的第二端之間連接有交流負載；所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管，且第四開關(guān)管反向并聯(lián)第四二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器還包括第一電感、 第二電感和第二電容；所述第三開關(guān)管的第二端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第四開關(guān)管的第二端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，對應的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負母線；第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第五開關(guān)管至直流電源負母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三二極管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第三二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相逆變器，其特征在于，所述第一、六開關(guān)管的導通時序信號由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導通， 反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導通，在所述正弦波負半周期時第三開關(guān)管截止；所述第四開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波負半周期時第四開關(guān)管導通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止。
5.一種單相逆變器，其特征在于，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第四開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負端；第一開關(guān)管的第二端與第二開關(guān)管的第二端相連；第三開關(guān)管的第二端和第四開關(guān)管的第二端之間連接有交流負載；所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合和/或需求無功功率的場合時，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管分別反向并聯(lián)第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四極管、第五二極管和第六二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器還包括第一電感、 第二電感和第二電容；所述第三開關(guān)管的輸出端通過依次串聯(lián)的第一電感、第二電容和第二電感連接所述第四開關(guān)管的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器應用于需求無功功率的場合時，對應的六個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負母線；第二工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；或，電流經(jīng)第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第三二極管至第四開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第五開關(guān)管至直流電源負母線；第四工作模態(tài)第三、四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第三二極管至第四開關(guān)管；或，電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；第五工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負母線-第六二極管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第三二極管-第一二極管至直流電源正母線；第六工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源負母線-第五二極管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管-第二二極管至直流電源正母線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單相逆變器，其特征在于，所述第一、六開關(guān)管的導通時序信號由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導通， 反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導通時序信號，由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導通，反之截止。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的單相逆變器，其特征在于，所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，對應的四個工作模態(tài)分別為第一工作模態(tài)第一、三、六開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第一開關(guān)管-第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第六開關(guān)管至直流電源負母線；第二工作模態(tài)第三開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三開關(guān)管-第一電感-電網(wǎng)VG-第二電感-第四二極管至第三開關(guān)管；第三工作模態(tài)第二、四、五開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)直流電源正母線-第二開關(guān)管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感-第五開關(guān)管至直流電源負母線；第四工作模態(tài)第四開關(guān)管導通，其余開關(guān)管均截止；電流經(jīng)第三二極管-第四開關(guān)管-第二電感-電網(wǎng)VG-第一電感至第三二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單相逆變器，其特征在于，所述第一、六開關(guān)管的導通時序信號由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波大于三角波時所述第一、六開關(guān)管導通，反之截止；所述第二、五開關(guān)管的導通時序由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波大于所述三角波時第二、五開關(guān)管導通，反之截止；所述第三開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波正半周期時第三開關(guān)管導通，在所述正弦波負半周期時第三開關(guān)管截止；或者，所述第三開關(guān)管的導通時序信號，由所述正弦波的反向波與所述三角波進行比較，所述正弦波的反向波小于所述三角波時第三開關(guān)管導通，反之截止；所述第四開關(guān)管的導通時序信號，在所述正弦波負半周期時第四開關(guān)管導通，在所述正弦波正半周期時第四開關(guān)管截止；或者，所述第四開關(guān)管的導通時序信號，由正弦波和三角波進行比較產(chǎn)生，在所述正弦波小于三角波時所述第四開關(guān)管導通，反之截止。
全文摘要
一種單相逆變器，包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第五開關(guān)管連接直流電源的負端；直流電源的正端通過依次串聯(lián)的第二開關(guān)管、第四開關(guān)管、第六開關(guān)管連接直流電源的負端；第一開關(guān)管的第二端與第二開關(guān)管的第二端相連；第三開關(guān)管的第二端和第四開關(guān)管的第二端之間連接有交流負載；所述單相逆變器應用于單位功率因數(shù)的場合時，第三開關(guān)管反向并聯(lián)第三二極管，且第四開關(guān)管反向并聯(lián)第四二極管。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種單相逆變器，使用的半導體數(shù)目較少，損耗較小，效率較高，成本低。
文檔編號H02J3/38GK102437758SQ20111032828
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者宋煬, 梅曉東, 汪洪亮, 胡兵 申請人:陽光電源股份有限公司