[实用新型]使用磁路并联的逆变器

说明书

本实用新型涉及一种使用磁路并联的逆变器，属于工业级逆变器技术领域。本实用新型是一种新结构的逆变器,包括共轭电感和n个IGBT全桥逆变器，直流输入通过共轭电感送入n个IGBT全桥逆变器，并且任何两个IGBT全桥逆变器通过多磁路实现并联输出；IGBT逆变器在每一相上均设有结构相同且包括并联的两组逆变器，在两组逆变器的输入端之间连接电感，电感串接变压器。IGBT逆变器之间通过磁路间接并联，其每组逆变器包括IGBT开关管Q1、Q2，IGBT开关管Q1的发射极与IGBT开关管Q2的集电极连接，每个IGBT开关管Q1、Q2反并联一个二极管。本实用新型可广泛运用于工业级逆变器场合。

技术领域

本实用新型涉及一种使用磁路并联的逆变器，属于工业级逆变器技术领域。

背景技术

大功率的逆变器，使用的IGBT器件电流、电压容量很高。如针对全桥逆变器，设计余量150％，如果直流输入为220V±25％，输出交流电压110V，输出功率30KW，经计算可知IGBT的电压电流额定参数至少为600A600V左右；如果直流输入为360V±25％，输出交流电压220V，输出功率40KW，经计算可知IGBT的电压电流额定参数至少为400A1200V左右。

受半导体行业的技术、工艺等各种因素的制约，各主流品牌(英飞凌、富士、西门康、三菱等)在产的IGBT，目前量产器件的最大容量存在上限，Uces为600V的单管IGBT，连续导通时的Ic不超过600A；Uces为1200V的单管IGBT，连续导通时的Ic不超过400A。即目前使用IGBT架构的交流逆变器输出功率不超过40KW。

容量更大的IGBT，性价比急剧下降，一般不再适合应用在产品内。

如上所述，如果需要更大输出功率的逆变器，正常使用IGBT已无法实现，目前行业内一般采用将IGBT并联以获得更大电流容量的方式或者采用使用多电平技术将IGBT串联以获得更高电压容量的方式，以此架构更大功率的逆变器。

使用串并联方式，虽然解决了实现更大功率的逆变器的问题，但是带来了很多无法解决的技术缺陷，下文中将逐一分析。

(一)、使用IGBT并联搭建大功率的逆变器，是现有应用较为广泛的技术，目前多采用IGBT/MOSFET直接并联，并联运行的器件共用一套控制器，控制策略等同于对一组逆变器的控制，共用同一触发信号源。优点是成本低、控制较为简单，是现有应用较为广泛的技术。

逆变器输出直接并联电路的拓扑等同于IGBT直接并联，技术特点与使用IGBT并联一样。

其缺陷如下：

1.多只IGBT器件并联使用时，对每只IGBT的参数一致性要求很高，一致性稍差，流过每只IGBT的电流就会不一致，某只电流较大的IGBT很容易因为过电流而烧坏。现实情况很难实现多只IGBT器件的参数完全一致，这就带来了逆变器的质量隐患。

2.多只IGBT并联使用时，每只IGBT的C极、E极端均各自直接并联在一起，每只IGBT的Uce电压幅值无法监测，当IGBT过流时，其有效的快速检测方式是监视其Uce电压幅值是否异常，而此时却无法检测，也就无法对其实施快速有效的过流保护，这就带来了逆变器的另一个质量隐患。

(二)、使用多电平技术将IGBT串联以搭建大功率的逆变器，是大功率逆变器行业的另一项技术，目前风电变流器、部分光伏逆变器多采用三电平技术，将两只并联IGBT串联，配合以其它器件以及专门的控制策略，实现逆变器输出功率的倍增。高压变频器行业一般采用多电平技术，配合整流侧的移相变压器，实现多组逆变器输出电压、功率的叠加。

该技术的优点是可降低开关频率、降低输出谐波、降低输出滤波器成本。

其缺点如下：