CN103916032A - 逆变装置及用其的h桥电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种逆变装置，包括第一开关和第二开关的一端分别与电源相连；第三开关和第四开关的一端与地相连；第五开关与第一开关和第三开关的另一端分别相连，第五开关与第一开关和第三开关之间分别具有第一节点和第二节点；第六开关与第二开关和第四开关的另一端分别相连，第六开关和第二开关之间具有第三节点，和第四开关之间具有第四节点；第一二极管的阳极与第二节点相连，阴极与第三节点相连；第二二极管的阳极与第四节点相连，阴极与第一节点相连；控制器分别与第一开关至第六开关相连，对第一开关至第六开关进行控制。采用本发明的逆变装置，能够提高整个***的效率，提高了电路的稳定性。本发明同时提出一种H桥电路。

Description

逆变装置及用其的H桥电路

技术领域

本发明涉及电力发电技术领域，特别涉及一种逆变装置及采用该逆变装置构成的H桥电路。

背景技术

太阳能是一种新型的可再生能源，资源丰富且无偿无污染，相对于传统的煤炭、石油，太阳能正在逐渐走进我们的生活。把太阳能转化为电能的重要装置是光伏逆变器，光伏逆变器在整个发电***中起着至关重要的作用，直接影响着整个***的效率。如图1所示为现有的具有H桥电路的逆变电源***。其中，各个符号的含义如下：

Q10、Q20、Q30和Q40为开关管；

A1和B1为节点；

L、C分别为电感和电容；

U为所接电源，GND表示接地。

由Q10、Q20、Q30和Q40构成H桥电路，通过Q10与Q40，Q20与Q30的交替开关，得到斩波，再经过电感L、电容C进行滤波，得到交流电。当Q10和Q40开时，Q20和Q30关，得到正脉冲。当Q20和Q30开时，Q10和Q40关，得到负脉冲。经过滤波后可得到接入电网的交流电，当Q10和Q40或Q20和Q30关断的时候，由于电抗器中的电流不会突变，此处的电抗器可以是电路中的电感L，所以电抗器上仍然存在感应电动势，在节点A和B之间存在与母线电压相等的电压应力，在下一次开关管开通的时候，对Q40或Q30甚至***电路有很大的损害。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种逆变装置，该逆变装置能够在输入电源关闭的情况下起到续流的作用，提高了***的效率。本发明的第二个目的在于提出一种采用该逆变装置的H桥电路。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出一种逆变装置，包括：第一开关，所述第一开关的一端与电源相连；第二开关，所述第二开关的一端与电源相连；第三开关，所述第三开关的一端与地相连；第四开关，所述第四开关的一端与地相连；第五开关，所述第五开关的一端与所述第一开关的另一端相连，所述第五开关的另一端与所述第三开关的另一端相连，其中，所述第五开关和第一开关之间具有第一节点，所述第五开关和第三开关之间具有第二节点；第六开关，所述第六开关的一端与所述第二开关的另一端相连，所述第六开关的另一端与所述第四开关的另一端相连，其中，所述第六开关和第二开关之间具有第三节点，所述第六开关和第四开关之间具有第四节点；第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二节点相连，所述第一二极管的阴极与所述第三节点相连；第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第四节点相连，所述第二二极管的阴极与所述第一节点相连；控制器，所述控制器分别与所述第一开关至第六开关相连，所述控制器对所述第一开关至第六开关进行控制。

根据本发明实施例的逆变装置，通过在第一开关与第三开关和第二开关与第四开关之间分别串接开关管，同时在第一开关与第四开关和第二开关与第三开关之间分别串接二极管，在第三开关或第四开关关断后，还可以继续为电网供电，提高了整个***的效率。此外，能够在第三开关或第四开关关断后，再次开通时，减少开关两端的电压应力，保护了开关，提高了电路的稳定性。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出一种H桥电路，包括：第一方面实施例提出的逆变装置；第一电容，所述第一电容连接在电源和地之间；滤波模块，所述滤波模块分别与所述第一节点和所述第三节点相连，所述滤波模块对所述逆变装置输出的电流进行滤波。

根据本发明实施例的H桥电路，当逆变装置中的相应开关关断时，即输入电流关断后，逆变装置和滤波模块形成的回路可以继续给电网供电，提高了供电***的效率。此外，通过逆变装置减少了滤波模块两端的感应电动势，提高了电路的稳定性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有的具有H桥电路的逆变电源***的示意图；

图2为根据本发明实施例的逆变装置的结构示意图；以及

图3为根据本发明实施例的H桥电路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图2描述根据本发明第一方面实施例提出的逆变装置。

如图2所示，本发明实施例的逆变装置，包括：第一开关201、第二开关202、第三开关203、第四开关204、第五开关205、第六开关206、第一二极管207、第二二极管208和控制器209（未在图中标示）。其中，第一开关201的一端与电源U相连。第二开关202的一端与电源U相连。第三开关203的一端与地GND相连。第四开关204的一端与地GND相连。第五开关205的一端与第一开关201的另一端相连，第五开关205的另一端与第三开关203的另一端相连，其中，第五开关205和第一开关201之间具有第一节点1，第五开关205和第三开关203之间具有第二节点2。第六开关206的一端与第二开关202的另一端相连，第六开关206的另一端与第四开关204的另一端相连，其中，第六开关206和第二开关202之间具有第三节点3，第六开关206和第四开关204之间具有第四节点4。第一二极管207的阳极与第二节点2相连，第一二极管207的阴极与第三节点3相连。第二二极管208的阳极与第四节点4相连，第二二极管208的阴极与第一节点1相连。控制器209分别与第一开关201至第六开关206相连，控制器209对第一开关201至第六开关206进行控制。

在本发明的一个实施例中，第一开关201至第四开关204工作于高频，即工作于15KHZ至200KHZ之间，第五开关205至第六开关206的工作频率为电网频率，即工作于50HZ或60HZ，第一开关201至第四开关204的工作频率大于第五开关205至第六开关206的工作频率。在本发明的实施例，第一开关201和第三开关203同时开闭，第二开关202和第四开关204同时开闭，并且当控制器209控制第一开关201和第三开关203开通时，同时控制第二开关202和第四开关204关断。同样地，当控制器209控制第一开关201和第三开关203关断时，同时控制第二开关202和第三开关203开通。具体地，在本发明的一个实施例，第一开关201至第四开关204可以为开关管Q1、Q2、Q3和Q4，当控制器209控制Q1和Q3开通时，同时控制Q2和Q4关断；同样地，控制器209控制Q1和Q3关断时，同时控制Q2和Q4开通。

在本发明的一个实施例中，第五开关205串接在Q1与Q3之间，如图中的Q5，第六开关206串接在Q2与Q4之间，如图中的Q6，第一二极管207串接在Q1与Q4之间，如图中的D1，第二二极管208串接在Q2与Q3之间，如图中的D2。在本发明的一个实施例中，通过节点1和节点3与电网的滤波电路或电抗器进行连接，在控制器209控制Q6开通的情况下，当控制器209控制Q1和Q4开通，控制Q2和Q3关断时，通过Q1和Q4、Q6为电网供电，当Q1和Q4关断时，电抗器或滤波电路中的电感元件中的电流不会突变，即存在感应电动势，可以通过Q6、D2形成回路继续为电网供电，即停止电流输入后，可以由感应电动势为电网继续进行供电，起到续流的作用，从而提高了整个供电***的效率。同样地，在控制器209控制Q5开通的情况下，当控制器209控制Q2和Q3开通，控制Q1和Q4关断时，可以通过Q2和Q3、Q5为电网供电，当Q2和Q3关断时，电抗器或滤波电路中的电感元件中的电流不会突变，即存在感应电动势，可以通过Q5、D1形成回路继续为电网供电，即停止电流输入后，可以由感应电动势为电网继续进行供电，起到续流的作用，从而提高了整个供电***的效率。此外，可以减小Q3或Q4再次开通时其两端的电压应力，起到了保护作用。

根据本发明实施例的逆变装置，通过在第一开关与第三开关和第二开关与第四开关之间分别串接开关管，同时在第一开关与第四开关和第二开关与第三开关之间分别串接二极管，在第一开关、第二开关、第三开关或第四开关都关断后，即停止能量输入后，还可以通过相应的开关管和二极管形成回路，继续为电网供电，提高了整个***的效率。此外，能够在第三开关或第四开关关断后，再次开通时，减少开关两端的电压应力，保护了开关，提高了电路的稳定性。

下面参照附图3描述根据本发明第二方面实施例提出的H桥电路。

如图3所示，根据本发明的实施例的H桥电路，包括：第一方面实施例提出的逆变装置301、第一电容302和滤波模块303。其中，第一电容302连接在电源和地之间，如图中的电容C1。滤波模块303分别与第一节点1和第三节点3相连，滤波模块303对逆变装置301输出的电流进行滤波。

进一步地，在本发明的一个实施例中，滤波模块303包括：第一电感304、第二电感305和第二电容306。其中，第一电感304的一端与第一节点1相连，如图中的L1。第二电感304的一端与第三节点3相连，如图中L2。第二电容306的一端与第一电感304的另一端相连，第二电容306的另一端与第二电感305的另一端相连，如图中C2。

在本发明的一个实施例中，H桥电路的工作过程为：当逆变装置301中一组开关导通时，电流流过电抗器或滤波模块303中的电感给电网供电，当一组开关关断后，电抗器或滤波模块303中电感上的电流不会突变，会有感应电动势存在，电流就会通过逆变装置301中串接的开关管、二极管与电抗器或电感继续形成回路给电网供电，把能量继续传到电网上，使电抗器或电感上的感应电动势减少，在开关再次开通时，减小了电感两端的感应电动势。具体地，当逆变装置301中Q1、Q4开通时，Q2、Q3关断，逆变装置301通过滤波模块303为电网供电，电流流向Q1-节点1-L1-电网-L2-节点3-Q6-Q4。当Q1、Q4断开的时候，滤波模块303中的第一电感L1和第二电感L2上的电流不会突变，即存在感应电动势，则可以通过逆变装置301中的Q6、D2形成回路，电流按照方向L1-电网-L2-节点3-Q6-D2-节点1继续给电网供电，即可以由感应电动势为电网继续进行供电，起到续流的作用，从而提高了整个供电***的效率。另外，在Q1、Q4再次开通的时候，也减少了Q4上的电压应力，提高了电路的稳定性。当Q2、Q3开通时，Q1、Q4关断，逆变装置301通过滤波模块303为电网供电，电流流向为Q2-L2-电网-L1-节点1-Q5-Q3。当Q2，Q3断开时，滤波模块303中的电感L1、L2上的电流不会突变，即存在感应电动势，可以通过逆变装置301中的Q6、D1形成回路，按照电流方向为L2-电网-L1-节点1-Q5-D1-节点2形成环路，继续给电网供电，即可以由感应电动势为电网继续进行供电，起到续流的作用，从而提高了整个供电***的效率。另外，在Q2和Q3再次开通时，也减少了Q3管子上的电压应力，起到了保护的作用。

根据本发明实施例的H桥电路，当逆变装置中的相应开关关断时，即输入电流关断后，逆变装置和滤波模块形成的回路可以继续给电网供电，提高了供电***的效率。此外，通过逆变装置减少了滤波模块两端的感应电动势，提高了电路的稳定性。

在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (5)

1.一种逆变装置，其特征在于，包括：

第一开关，所述第一开关的一端与电源相连；

第二开关，所述第二开关的一端与电源相连；

第三开关，所述第三开关的一端与地相连；

第四开关，所述第四开关的一端与地相连；

第五开关，所述第五开关的一端与所述第一开关的另一端相连，所述第五开关的另一端与所述第三开关的另一端相连，其中，所述第五开关和第一开关之间具有第一节点，所述第五开关和第三开关之间具有第二节点；

第六开关，所述第六开关的一端与所述第二开关的另一端相连，所述第六开关的另一端与所述第四开关的另一端相连，其中，所述第六开关和第二开关之间具有第三节点，所述第六开关和第四开关之间具有第四节点；

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二节点相连，所述第一二极管的阴极与所述第三节点相连；

第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述第四节点相连，所述第二二极管的阴极与所述第一节点相连；

控制器，所述控制器分别与所述第一开关至第六开关相连，所述控制器对所述第一开关至第六开关进行控制。

2.如权利要求1所述的逆变装置，其特征在于，所述第一开关至第四开关的工作频率大于所述第五开关至第六开关的工作频率。

3.如权利要求2所述的逆变装置，其特征在于，所述第五开关至第六开关的工作频率为电网频率。

4.一种H桥电路，其特征在于，包括：

如权利要求1-3任一项所述的逆变装置；

第一电容，所述第一电容连接在电源和地之间；

滤波模块，所述滤波模块分别与所述第一节点和所述第三节点相连，所述滤波模块对所述逆变装置输出的电流进行滤波。

5.如权利要求4所述的H桥电路，其特征在于，所述滤波模块进一步包括：

第一电感，所述第一电感的一端与所述第一节点相连；

第二电感，所述第二电感的一端与所述第三节点相连；以及

第二电容，所述第二电容的一端与所述第一电感的另一端相连，所述第二电容的另一端与所述第二电感的另一端相连。