一種二極體鉗位式逆變橋結構的製作方法
2023-05-11 18:26:21 1
專利名稱：一種二極體鉗位式逆變橋結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於太陽能發電技術領域，具體涉及一種二極體鉗位式逆變橋的結構。
背景技術：
隨著世界能源的緊缺，人們開始重視可再生能源的開發利用，太陽能由於無汙染、可再生、不受地域限制、開發潛力大等優勢成為人類最理想環保的新能源之一，已經得到人類越來越廣泛地應用。在未來的世界裡，太陽能發電將成為人類最主要的能量來源。太陽能發電系統產生的電能是直流電，必須要經過逆變器轉換成符合國家公共電網要求的交流電之後才能送入電網的各個設備。現今太陽能光伏逆變器主要採用兩種電路拓撲兩電平電路拓撲及三電平電路拓撲。相比於傳統的兩電平逆變器，三電平逆變器由於其特殊的電路結構，具有如下突出的優點每個橋臂上開關元件的電壓應力為直流側輸入電壓的一半， 這樣無需動態均壓電路就可以將低耐壓的器件應用於高壓大功率場合，從而節省成本；在相同的載波頻率下，三電平逆變器線電壓的諧波成分較兩電平逆變器要小的多，且由於開關頻率也成倍減少，從而有效減少了開關損耗，提聞了工作效率。但由於功率器件自身寄生電容的影響，會導致三電平電路中開關管承壓不均，嚴重時可能引起功率器件過壓損壞，對人身安全造成威脅。為了解決開關管承壓不均問題，現有技術中通常採用改變開關管動作時序，利用鉗位二極體的鉗壓作用來平均分配開關管電壓。此方法程序複雜，容易出現邏輯錯誤。鑑於上述已有技術，有必要對現有的二極體鉗位式逆變橋加以改進，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種二極體鉗位式逆變橋結構，可以通過簡單的硬體改進，解決開關管承壓不均問題。本實用新型的目的是這樣來達到的，一種二極體鉗位式逆變橋結構，包括鉗位二極體Dp D2、開關管SpS2、S3、S4、電容C1^CpCpC2和直流母線，直流母線通過Udc直流電壓源進行供電，開關管S1的集電極、電容C0的正極以及直流母線正輸入端P連接，開關管S1的發射極、開關管S2的集電極、鉗位二極體D1的負極以及電容C1的一端連接，開關管S2的發射極、開關管S3的集電極、電容C1的另一端以及電容C2的一端連接，開關管S3的發射極、開關管S4的集電極、電容C2的另一端以及鉗位二極體D2的正極連接，鉗位二極體D2的負極、鉗位二極體D1的正極、電容Ch的負極以及電容Q的正極連接，開關管S4的發射極、電容Q的負極以及直流母線負輸入端N相連並接地。在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的電容Ch、(^優選為電解電容，兩者串聯在正負母線之間，並且大小相等。本實用新型由於採用了上述結構，分別在開關管32、&兩端並聯電容C1J2，能比較好的解決開關管分壓不均的問題，增加了系統的穩定性；相比於改變開關管開關時序的方法，本設計不需要改變程序，把複雜的軟體改動轉化為簡單的硬體改動。
圖I為本實用新型的一實施例的電路圖。圖2為本實用新型的一應用例的電路圖。
具體實施方式
為了使公眾能充分了解本實用新型的技術實質和有益效果，申請人將在
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
詳細描述，但申請人對實施例的描述不是對技術方案的限制，任何依據本實用新型構思作形式而非實質的變化都應當視為本實用新型的保護範
圍。 請參閱圖I，一種二極體鉗位式逆變橋結構，包括鉗位二極體Dp D2、開關管Si、S2,S3、S4、電容CH、CL, Cp C2和直流母線，直流母線通過Udc直流電壓源進行供電，其中，電容CH、Q為分壓電容，優選為電解電容，兩者串聯在正負母線之間，並且大小相等。開關管S1的集電極、電容Ch的正極以及直流母線正輸入端P相連，開關管S1的發射極、開關管S2的集電極、鉗位二極體D1的負極以及電容C1的一端連接，開關管S2的發射極、開關管S3的集電極、電容C1的另一端以及電容C2的一端連接，開關管S3的發射極、開關管S4的集電極、電容C2的另一端以及鉗位二極體D2的正極連接，鉗位二極體D2的負極、鉗位二極體D1的正極、電容Ch的負極以及電容Q的正極連接，開關管S4的發射極、電容Q的負極以及直流母線負輸入端N相連。請參閱圖2，為本實用新型的一應用例的電路圖，示出了寄生電容、電流流向、充電電壓正負、濾波電感L以及負載，是一完整結構的電路圖。具體地，開關管Si、S2、S3、S4構成A橋臂，開關管S5、S6構成B橋臂，電容CD1、CD2, CS1、Cs2, CS3、Cs4分別為鉗位二極體Dp D2及開關管Si、S2、S3、S4的寄生電容。UD。為輸入直流母線電壓，則ο點為中點電位UDe/2。首先以開關管SpS2為例，當開關管SpS2由不承壓狀態向承壓狀態轉變時就會發生開關管承壓不均的問題。具體地，當開關管S。S2不承壓(即導通)而開關管S3、S4承壓(即截止)時，開關管SpS2壓降為0，b、c點電位為UDC，此時鉗位二極體D1的寄生電容Cdi充電，充電電壓為Udc/2,電容電壓正負如圖所示；當開關管Sp S2從不承壓狀態(即導通狀態)向承壓狀態(即截止狀態)切換時，開關管s3、s4從承壓狀態(即截止狀態)切換到不承壓狀態(即導通狀態)，C點電位變為0V，此時開關管SpS2的寄生電容CS1、CS2充電，如圖所示，寄生電容Csi的充電電流為I1,寄生電容Cs2的充電電流為I2 ;此時b點電位被拉低，鉗位二極體D1上壓降小於UDC/2，鉗位二極體D1的寄生電容Cdi放電，放電電流為Ix ;由圖可知，I2=I^Ix，根據公式U = — X Γ idt
C J此時充電時間t相等，又I2= (IfIx)M1，可得US2>US1 (Usi為開關管S1斷開時承受的電壓，Us2為開關管S2斷開時承受的電壓)，由此可見開關管S1和S2的電壓不均勻，且靠近輸出端C點的開關管S2承受的電壓較大，影響系統的性能。另外，根據上述公式可知，當電容C增大時，電壓U減小。故在開關管S2上並聯電容C1,使開關管S2上總電容增大，從而減小電壓Us2，使得b點的電位降低，當Us2降低至UDe/2時，也就是b點的電位降低至Udc/2時，鉗位二極體D1的寄生電容Cdi停止放電，使b點電位降至UDC/2，並且Udc=Usi+ Us2，因此根據上述分析可得到Udc/2〈=US2 <Udc；0< US1〈= Udc/2。由此可知開關管電壓始終小於或等於％。/2，起到保護開關管S1的作用，同時由於電容C1的存在使得開關管S2兩端的電壓儘可能的減小，起到保護開關管S2的作用。同樣地，當開關管S3、S4由不承壓狀態向承壓狀態轉變時也會發生開關管承壓不均的問題。具體地，當開關管S3、s4不承壓(即導通)而開關管SpS2承壓(即截止)時，開關管S3、S4壓降為O，C、d點電位為O，此時鉗位二極體D2的寄生電容Cd2充電，充電電壓為-Udc/2，當開關管S3、S4從不承壓狀態(即導通狀態)向承壓狀態(即截止狀態)切換時，開關管SpS2從承壓狀態(即截止狀態)切換到不承壓狀態(即導通狀態)，C點電位變為UD。，此時開關管s3、s4的寄生電容CS3、CS4充電，寄生電容Cs3的充電電流為13，寄生電容Cs4的充電電流為
I4;此時d點電位被拉高，鉗位二極體D2上壓降改變，鉗位二極體D2的寄生電容Cd2放電，放電電流為Iy，同前述分析，I3= (I4+Iy)>I4，可得US3>US4 (Us3為開關管S3斷開時承受的電壓， Us4為開關管S4斷開時承受的電壓)，由此可見開關管S3和S4的電壓不均勻，且開關管S3承受的電壓較大，影響系統的性能。同時也可得到，(-UDC)〈US4〈= (-Udc/2)； (-Udc/2)<= US3<0，因此起到了保護開關管S4的作用，且由於電容C2的存在，使得開關管S3兩端的電壓儘可能的減小，起到保護開關管S3的作用。綜上所述，本實用新型提供的技術方案克服了已有技術中的欠缺，達到了發明目的，體現了申請人所述的技術效果。
權利要求1.一種二極體鉗位式逆變橋結構，包括鉗位二極體DpD2、開關管31、32、33、34、電容01、CL> C1, C2和直流母線，直流母線通過Udc直流電壓源進行供電，開關管S1的集電極、電容Ch的正極以及直流母線正輸入端P連接，開關管發射極、開關管S2的集電極、鉗位二極體D1的負極以及電容C1的一端連接，開關管S2的發射極、開關管S3的集電極、電容C1的另一端以及電容C2的一端連接，開關管S3的發射極、開關管S4的集電極、電容C2的另一端以及鉗位二極體D2的正極連接，鉗位二極體D2的負極、鉗位二極體D1的正極、電容Ch的負極以及電容Q的正極連接，開關管S4的發射極、電容Q的負極以及直流母線負輸入端N相連。
2.根據權利要求I所述的一種二極體鉗位式逆變橋結構，其特徵在於所述的電容Ch、(^優選為電解電容，兩者串聯在正負母線之間，並且大小相等。
專利摘要一種二極體鉗位式逆變橋結構，屬於太陽能發電領域。直流母線通過UDC直流電壓源進行供電，開關管S1的集電極、電容CH的正極以及直流母線正輸入端P連接，開關管S1的發射極、開關管S2的集電極、鉗位二極體D1的負極以及電容C1的一端連接，開關管S2的發射極、開關管S3的集電極、電容C1的另一端以及電容C2的一端連接，開關管S3的發射極、開關管S4的集電極、電容C2的另一端以及鉗位二極體D2的正極連接，鉗位二極體D2的負極、鉗位二極體D1的正極、電容CH的負極以及電容CL的正極連接，開關管S4的發射極、電容CL的負極以及直流母線負輸入端N相連並接地。優點增加了系統的穩定性；可以通過簡單的硬體改進，解決開關管承壓不均問題。
文檔編號H02M7/487GK202652100SQ20122026522
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者盛耀歡, 陳鴿, 李志鵬 申請人:常熟開關製造有限公司(原常熟開關廠)