[发明专利]一种混合开关三相逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子电路领域，尤其涉及一种混合开关三相逆变器。

背景技术

当前逆变器一般常用IGBT、MOSFET、IGCT等全控型器件，如图1所示的传统三相逆变器包括功率开关管S1、S2、S3、S4、S5、及S6，直流输入侧接有滤波电容Cin，根据功率开关器件的开关动作，输出一连串的三相交流方波电压，最大方波幅值限制为直流输入电压。该逆变器可在交流侧输出正和负交递的方波电压，再经过电感La、Lb、Lc与电容Ca、Cb、Cc组成的交流滤波电路后输出正弦波电压。功率器件的具体开关顺序选择，根据控制目的的不同存在多种控制方式，如方波逆变控制、正弦波脉冲宽度调制(SPWM)等。全控开关逆变器成熟可靠，广泛应用于新能源并网发电、不间断电源、逆变电源、及电机驱动等场合。

直流输入电压较低情况下，可在全控开关逆变器的直流侧增加DC/DC升压变换器构成两级式功率变换架构，如图2所示。DC/DC升压变换器一般使用Boost(升压)变换器以提升直流输入电压，因此两级式三相电压源逆变器的直流输入电压范围更宽，更加方便实际应用，尤其适宜于直流输入电压低的应用场合。

逆变器中全控型功率开关器件为绝对性的主流应用，已有的SPWM逆变并网技术的研究也主要是针对全控开关逆变器。全控型功率开关器件的价格比较昂贵，构成的功率拓扑结构复杂，同时控制策略实施难度大，从而增大了逆变器的功率和控制电路成本、降低了系统可靠性。而半控型功率开关如晶闸管等功率等级更大、安全可靠、价格适中，可以尝试用于逆变器中。

发明内容

基于此，本发明有必要为解决传统逆变器的功率和控制电路成本高、系统可靠性低的问题，提供了一种混合开关三相逆变器。

一种混合开关三相逆变器，所述混合开关三相逆变器包括：

直流电压源；

与所述直流电压源连接的开关电流源；

与所述开关电流源连接的三相逆变桥臂；

与所述三相逆变桥臂连接的交直流滤波电路；

与所述开关电流源及所述三相逆变桥臂连接的控制器。

在其中一个实施例中，所述直流电压源包括：

直流输入电源Vdc；

与所述直流输入电源Vdc并联的电容Cin。

在其中一个实施例中，所述开关电流源包括：

全控型开关器件Sb；

与所述全控型开关器件Sb连接的电感Lb。

在其中一个实施例中，所述三相逆变桥臂包括：

半控型功率开关器件S1、S2、S3、S4、S5和S6组成的换相电路；

所述半控型功率开关器件S1和S4串联连接；

所述半控型功率开关器件S2和S5串联连接；

所述半控型功率开关器件S3和S6串联连接；

所述半控型功率开关器件S1和S4串联连接后与所述半控型功率开关器件S2和S5串联连接的器件并联；与所述半控型功率开关器件S3和S6串联连接后的器件并联。

在其中一个实施例中，所述交直流滤波电路包括：

电容Ca，所述电容Ca与所述所述半控型功率开关器件S1和S4串联连接的整体并联；

电容Cb，所述电容Cb与所述所述半控型功率开关器件S2和S5串联连接的整体并联；

电容Cc，所述电容Cc与所述所述半控型功率开关器件S3和S6串联连接的整体并联；

电感L1和电感L2、电感L3组成的电感单元；

所述电感单元中，所述电感L1与所述电容Ca并联；所述电感L2与所述电容Cb并联；所述电感L3与所述电容Cc并联。

在其中一个实施例中，所述控制器包括：

电压外环和电流内环；

所述电压外环由输出电压采样电路与基准正弦波信号比较后产生电压误差信号，经过电压补偿器后得到电流参考信号，与输出电流采样信号比较并经过输出调制后的正弦波脉冲宽度调制信号。

在其中一个实施例中，所述三相逆变桥臂的换相电路为全桥、或半桥形式的电路。

在其中一个实施例中，所述控制器为电压环和电流环的双环工作或只有一个电压环或一个电流环的控制器。

在其中一个实施例中，所述半控型功率开关器件为可控硅、晶闸管或GTO，也可使用全控型功率开关器件。

在其中一个实施例中，所述全控型功率开关器件可为全控型的三极管、MOSFET、IGCT或IGBT。

有益效果：