[发明专利]逆变器电路

说明书

技术领域

本发明公开了一种具有相对较高效率的逆变器电路(inverter circuit)， 尤其是一种运用于新能源(如风能、太阳能等)发电系统的具有相对较高效 率的逆变器电路。

背景技术

随着石油天然气等矿物燃料的大量消耗，燃料价格也在不断地提升， 同时对环境的影响也越来越大。现在全球都在寻找经济又环保的可替代能 源，其中利用新能源(如风能、太阳能等)发电是最重要的发展方向。目前 利用太阳能电池发电，虽然经过多年发展仍然存在成本过高、效率过低的 缺点。图1是传统无隔离式逆变器电路的电路示意图，该图中包括：稳压 电路，其接收输入直流电源并提供直流电压Vin；电容Cp，其一端耦合于 该直流电源的负极端，其另一端接地；第一至第四开关S1-S4，其形成单 相全桥式逆变器；以及第一电感L1，该第一电感的第一端耦合于连接该开 关S1与S2的第一中点，该第一电感的第二端电连接至交流电源，该交流 电源连接至开关S3和S4的第二中点，该交流电源电压为V_G，电流为I_G。 该图1也为太阳能电池发电的系统电路图。例如，太阳能电池板上的输出 电压Vin当输出至该稳压电路的输入端时，经过该稳压电路升压以后，达 到一个稳定的直流电压值，比如400V，再通过一个逆变器将该稳定的直流 电压值转换为交流电压V_G输出到电网。图1中的稳压电路属于公知技术， 有很多方法可以实现，故在此不再赘述。图1中的逆变器采用非隔离式， 所以节省了一个变压器，第一至第四开关S1-S4都是功率开关，其可以是 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT) 等。如果采用IGBT，由于其导通压降很大，一般超过2V，导致导通损耗 很大，因此最终将使采用IGBT的逆变器效率降低，按现有技术，一般的 效率低于97％。如果采用4个MOSFET，则相对于IGBT减小了导通损耗， 但是增加了续流阶段的MOSFET内含的反并二极管的损耗。在输出交流电 压V_G为正时的正半周期内，S3常通，S1用作脉宽调制(PWM)开关以调节 输出电压，在S1导通时，电流流过S1-L1-S3，在S2关断时，续流电流流 过S2的反并二极管L1-S3，由于S2的反并二极管的特性很差，所以会造 成很大的损耗，不利于效率提高。在输出电压为负的负半周期内，S4常通， 当S2用作PWM开关时，S1的反并二极管也存在续流阶段，也会造成很 大的损耗。

发明内容

因此，本发明人鉴于公知技术的缺点来考虑改进发明，终于发明出本 申请的“逆变器电路”。

本申请的主要目的在于提供一种具有相对较高效率的逆变器电路，当 该逆变器电路的脉宽调制开关关断时，由独立二极管实现续流，而不是经 过该开关内部的体二极管来实现续流，因而提高了该逆变器电路的效率， 且通过采用具有相对较小电感值的三个电感，既减小了该逆变器电路的总 体积又降低了总成本。

本案的又一主要目的在于提供一种逆变器电路，其包括第一桥臂、第 一电感和第二电感，该第一桥臂包括第一子桥臂和第二子桥臂，该第一子 桥臂包括第一开关、第一二极管和第一中点，其中该第一开关和该第一二 极管耦合于该第一中点，以及该第二子桥臂包括第二开关、第二二极管和 第二中点，其中该第二开关和该第二二极管耦合于该第二中点，该第一电 感具有第一端和第二端，其中该第一端耦合于该第一中点，以及该第二电 感具有第一端和第二端，其中该第一端耦合于该第二中点，且该第二端耦 合于该第一电感的该第二端，用于输出交流电压。

根据上述构想，该电路进一步包括具有第三开关、第四开关和第三中 点的第二桥臂，其中该第三和该第四开关耦合于该第三中点，且该第三中 点也用于输出该交流电压。

根据上述构想，该第一至该第四开关中的每个都具有第一端、第二端 和控制端，且该第一和该第二二极管中的每个都具有阳极和阴极，该第一 开关的该第二端和该第一二极管的该阴极耦合于该第一中点，该第二开关 的该第一端和该第二二极管的该阳极耦合于该第二中点，该第三开关的该 第一端和该第四开关的该第二端耦合于该第三中点，该第一开关的该第一 端与该第四开关的该第一端和该第二二极管的该阴极耦合于第一输入端， 且该第二开关的该第二端与该第三开关的该第二端和该第一二极管的该 阳极耦合于第二输入端。

根据上述构想，该第一和该第二输入端接收直流电压。