[发明专利]一种单级逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变换器，尤其是一种单级逆变器。

背景技术

传统的电压源逆变器输入直流电压输出交流电压，应用非常广阔。电压源逆变器的输入直流电压可以由电网或旋转交流电机经整流滤波得到，也可由蓄电池、燃料电池或光伏电池得到，分别对应一般工业应用场合（如变频器），电动车、可再生能源分布式发电等场合。在电压源逆变器中，由于输入直流电压的缘故，功率半导体器件总是保持正向偏置，输入电源一直处于工作状态，对于蓄电池、燃料电池或光伏电池等作为输入电源将会导致其自身损耗增大，影响使用寿命，如附图1所示。

在一些特定的电机控制及电能变换的应用场合，正是由于存在以上不足，普通的电压源逆变器恰是实现系统功能的瓶颈，制约了相关技术的发展与进步。如在电动汽车与混合动力汽车的电力驱动系统中，直流电压一般由蓄电池或燃料电池电压决定，所以驱动电机的恒转矩输出的转速范围决定于电池电压，若电池损耗过渡，则电池电压将会下降，再进一步升速，则进入恒功率范围，电池电压的不足将导致车辆的加速能力将下降，现有技术中采用串入升压电路的方式又会导致系统结构复杂，控制繁琐等问题。在光伏并网逆变器领域中也存在同样的问题，不在赘述。

在当前全球能源供应日益紧张的背景下，降低输入电源的能耗已经成为一个新的关注点。因此，开发新型、高效、高可靠的升压逆变技术，具有很大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中逆变器结构的缺陷，提出一种适合具有节省输入电源能耗功能的单级逆变器。

本发明的单级逆变器包括输入电源U_in、第一开关A、第二开关B、第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、第四功率开关管S₄、第五功率开关管S₅、第六功率开关管S₆、第一二极管D₁、第二二极管D₂、储能电容C，输入电源U_in一端连接第一开关A的一端，第一开关A的另一端连接第一二极管D₁的阴极、第一功率开关管S₁的一端、第二功率开关管S₂的一端、第三功率开关管S₃的一端，第二开关B的一端连接第二二极管D₂的阳极、第四功率开关管S₄的一端、第五功率开关管S₅的一端、第六功率开关管S₆的一端，第一功率开关管S₁的另一端、第二功率开关管S₂的另一端、第三功率开关管S₃的另一端分别连接第四功率开关管S₄的另一端、第五功率开关管S₅的另一端、第六功率开关管S₆的另一端，且各连接点连接三相负载，如三相交流电机、三相电网等，储能电容C的负极连接第二开关B的另一端和输入电源U_in的另一端，储能电容C的正极连接第一二极管的阳极D₁和第二二极管的阴极D₂。

本发明提出的单级逆变器，利用电容做能量交换元件用，实现降低输入电源能耗的目的。此单级逆变器拓扑仅使用一级变换电路，巧妙的运用无源元件电容的储能特性，克服传统电压型逆变器的不足，与传统的DC/DC+DC/AC变换器相比减少了开关管数目，电路拓扑简化，降低了逆变器控制的复杂性，降低输入电源能耗，而且此拓扑与传统电压源逆变器和DC/DC+DC/AC变换器相比在同等工作条件下开关器件功率要小，效率要高，有效提升输入电源的使用寿命。

附图说明

图1：传统电压源逆变器；

图2：本发明的单级逆变器的结构示意图。

图中的主要符号名称：U_in——电源电压，S₁～S₆——功率开关管，第一二极管D₁，第二二极管D₂，A——第一开关，B——第二开关，C——储能电容。

具体实施方式