新型無死區效應的併網橋式逆變器的製作方法
2023-04-25 21:04:56 5
專利名稱：新型無死區效應的併網橋式逆變器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種併網橋式逆變器。
背景技術：
在逆變電路中，由於開關器件並非理想的開關器件，在開通與關斷有一定時間的延時，為了保證上、下橋臂之間不發生短路情況，在相鄰的開關周期之間需要設定一個上、 下橋臂同時關斷的時間，以保證上、下橋臂不會同時導通，這段上、下橋臂同時關斷的時間 稱為死區時間。在死區時間內，由於續流二極體的存在，逆變器仍能輸出電流，但死區的加 入，也帶來輸出電壓和電流的波形會產生畸變、輸出電流中含有難以濾除的工頻諧波、基波 電壓幅值下降、直流母線電壓的利用率較低等問題。目前解決死區問題主要採用補償的方法，分兩個方向一種是硬體補償，這種補償 通過輸出實際電壓與參考電壓值比較得到需要補償的電壓信號。另一種是軟體補償，採用 純軟體的方法，在控制程序中加入死區補償的算法，來實現對死區影響的補償。
發明內容
本發明避免死區補償的缺陷，提供一種新型無死區效應的併網橋式逆變器。本發明採用的技術方案新型無死區效應的併網橋式逆變器，其特徵在於包括智能主控制單元、信號封鎖 電路、逆變電路，所述智能主控制單元與信號封鎖電路相連，所述信號封鎖電路與逆變電路 相連，所述智能主控制單元輸送高頻脈衝觸發信號與封鎖信號給信號封鎖電路；所述信號 封鎖電路將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號與封鎖信號進行邏輯運算，並最終將信 號送到逆變電路中開關功率管的門極，以控制開關功率管的開通與關斷；所述逆變電路將 直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能，送回電網中。進一步，所述信號封鎖電路包括三對邏輯運算單元U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B及 非門邏輯單元U4、U5和U6 ；所述逆變電路包括開關功率管Tl、T2、T3、T4、T5和T6，所述開關功率管均以半橋 的方式連接。或者，所述信號封鎖電路包括一對邏輯運算單元U7A、U7B和非門邏輯單元U8 ；所述逆變電路包括開關功率管Ql和Q2。進一步，所述逆變電路的半橋上串有電壓檢測的元件。本發明所述的智能主控制單元採用16位或者更高的DSP或者MCU或者單片機作 為主控晶片。本發明所述的逆變電路的半橋上串有電壓檢測的元件，檢測到的輸出電壓信號 被傳遞到智能主控制單元中，供內部算法使用，且智能主控制單元根據主電路上檢測到的 電壓方向輸出正確的封鎖信號，以屏蔽每個半橋上其中一個開關功率管的門極脈衝觸發信 號，只輸出另一個開關功率管的門極脈衝觸發信號。
對於橋式電路，實際上在一個開關周期內，根據電流方向的不同，電流只從一對開 關功率管上的其中一個的本體中流過，而對另一個開關功率管，則是從其反並的二極體上 流過，二極體的開通和關斷是不需要控制信號的，因此只要通過檢測橋臂電流的方向，可以 屏蔽一個開關功率管的門極脈衝觸發信號，只輸出一個開關功率管的門極脈衝觸發信號。 在這種情況下，上、下橋臂的換流是通過二極體自動來實現的，因此也就不再需要死區時間 也能保證可靠換流了。本發明主要應用於逆變器的負載為交流電網，所以電網電流與電壓相位相同，由於電網電流難以檢測到它的過零點，而電壓檢測過零點則較為方便，所以本發明採用電壓 過零點檢測代替電流過零點檢測，實現電網電壓電流的相位識別。本發明的優點添加的硬體電路簡單，控制程序中不需要添加死區補償算法，提高 了直流母線電壓的利用率，大大降低了輸出電流的諧波含量。
圖1是本發明的結構框圖。圖2是本發明實施例一的電路圖。圖3是本發明實施例二的電路圖。圖4是本發明的正弦波調製及運算控制原理圖。
具體實施例方式實施例一參照圖1、圖2，新型無死區效應的併網橋式逆變器，包括智能主控制單元1、信號 封鎖電路2、逆變電路3，所述智能主控制單元1與信號封鎖電路2相連，所述信號封鎖電路 2與逆變電路3相連，所述智能主控制單元1輸送高頻脈衝觸發信號與封鎖信號給信號封鎖 電路；所述信號封鎖電路2將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號與封鎖信號進行邏輯 運算，並最終將信號送到逆變電路3中開關功率管的門極，以控制開關功率管的開通與關 斷；所述逆變電路3將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能，送回電網中。所述信號封鎖電路2包括三對邏輯運算單元U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B及非門 邏輯單元U4、U5和U6 ；所述逆變電路3包括開關功率管Tl、T2、T3、T4、T5和T6，所述開關功率管均以半 橋的方式連接。所述逆變電路3的半橋上串有電壓檢測的元件。本發明所述的智能主控制單元1採用16位或者更高的DSP或者MCU或者單片機 作為主控晶片。本發明所述的逆變電路3的半橋上串有電壓檢測的元件，檢測到的輸出電壓信號 被傳遞到智能主控制單元1中，供內部算法使用，且智能主控制單元1根據主電路上檢測到 的電壓方向輸出正確的封鎖信號，以屏蔽每個半橋上其中一個開關功率管的門極脈衝觸發 信號，只輸出另一個開關功率管的門極脈衝觸發信號。本實施例中的信號封鎖電路2中邏輯運算單元採用的晶片為74HC14D和74HC08D， 以處理智能主控制單元1輸出的PWM信號和封鎖信號。通過信號封鎖電路的邏輯運算形成三組門極脈衝觸發信號控制逆變電路3橋臂上的三組上下開關功率管的開通與關斷。實施例二參照圖1、圖3，本實施例與實施例一的不同之處在於所述信號封鎖電路2包括一對邏輯運算單元U7A、U7B和非門邏輯單元U8 ；所述逆變電路3包括開關功率管Ql和Q2。 其餘結構和功能相同。參照圖4，該算法的控制環輸出為正弦給定的信號，該給定信號通過與三角載波做比較，生成一組互補的PWM信號和一組封鎖信號，該兩組信號通過一對與門和與非門的邏 輯運算，產生門極脈衝觸發信號控制逆變電路3的上、下橋臂開關功率管的工作。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護 範圍的不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技 術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
新型無死區效應的併網橋式逆變器，其特徵在於包括智能主控制單元、信號封鎖電路、逆變電路，所述智能主控制單元與信號封鎖電路相連，所述信號封鎖電路與逆變電路相連，所述智能主控制單元輸送高頻脈衝觸發信號與封鎖信號給信號封鎖電路；所述信號封鎖電路將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號與封鎖信號進行邏輯運算，並最終將信號送到逆變電路中開關功率管的門極，以控制開關功率管的開通與關斷；所述逆變電路將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能，送回電網中。
2.根據權利要求1所述的新型無死區效應的併網橋式逆變器，其特徵在於所述信號 封鎖電路包括三對邏輯運算單元U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B及非門邏輯單元U4、U5和U6 ；所述逆變電路包括開關功率管Tl、T2、T3、T4、T5和T6，所述開關功率管均以半橋的方 式連接。
3.根據權利要求1所述的新型無死區效應的併網橋式逆變器，其特徵在於所述信號 封鎖電路包括一對邏輯運算單元U7A、U7B和非門邏輯單元U8 ；所述逆變電路包括開關功率 管Ql和Q2。
4.根據權利要求2或3所述的新型無死區效應的併網橋式逆變器，其特徵在於所述 逆變電路的半橋上串有電壓檢測的元件。
全文摘要
新型無死區效應的併網橋式逆變器，包括智能主控制單元、信號封鎖電路、逆變電路，所述智能主控制單元與信號封鎖電路相連，所述信號封鎖電路與逆變電路相連，所述智能主控制單元輸送高頻脈衝觸發信號與封鎖信號給信號封鎖電路；所述信號封鎖電路將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號與封鎖信號進行邏輯運算，並最終將信號送到逆變電路中開關功率管的門極，以控制開關功率管的開通與關斷；所述逆變電路將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能，送回電網中。本發明的優點添加的硬體電路簡單，控制程序中不需要添加死區補償算法，提高了直流母線電壓的利用率，大大降低了輸出電流的諧波含量。
文檔編號H02J3/38GK101807800SQ20101012373
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者呂曉東, 朱晟, 梅燁, 蘇祥偉 申請人:杭州浙大太陽電氣有限公司