一种逆变器及其在三相系统中的应用电路的制作方法

专利名称：一种逆变器及其在三相系统中的应用电路的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及一种逆变器及其在三相系统中的应用电路。
背景技术：
根据逆变器应用场合和控制方式的不同可分为离网型逆变器和并网型逆变器，在并网型逆变器中根据是否带有变压器又可分为变压器隔离型逆变器和无变压器型逆变器。无变压器型逆变器由于系统结构简单，效率高，体积小，成本低等诸多优点，得到了快速的发展。已经成为光伏中小功率的主流。现有常用的无变压器型逆变器为H4拓扑，也就是由四个开关器件构成的H桥电路，如图I所示，该光伏逆变器使用开关器件46、48、50、52组成H桥电路24，将PV阵列12的变化的DC电压转化为电网14需要的固定频率AC电压，并使用DC链路16来实现中间的能量存储级，具体的，逆变器首先将不稳定的PV阵列12的DC电压18经由升压变换器变换为大于电网电压的稳定的DC电压20,随后将稳定的DC电压20经由H桥电路24变换为可被并网入电网14内的电流22，开关器件46、48、50、52在高频下进行开关动作。升压变换器由电感、二极管、及一个开关器件44组成。但是无变压器型逆变器由于不能实现直流输入源和交流负载间的电气隔离，漏电流问题是其可靠性的关键指标之一。漏电流是由同时存在于电网侧零线与火线上的共模干扰引起的，理论上，当共模电压为一常量时，即可消除共模电流。传统的H4拓扑采用双极性调制时，共模电压可以始终为一常量，可以很好的抑制漏电流，但是，采用双极性调制时，每次换流时都会有两组开关器件参与换流，开关损耗增力口，另外，电网电流在过零点时出现最大纹波，若要保证较高的输出电流质量，必须加入大滤波电感，这使得逆变器的效率降低。为获得较高的效率，常采用单极性调制策略，而单极性虽然克服了开关损耗大及输出波形差的缺点，但在运行中，会存在以开关频率变化的共模电压，引起漏电流。因此，传统的H4拓扑已不能同时兼顾漏电流和高效率两个问题。为消除单极性SPWM调制产生的高频共模电压，必须使得续流阶段的续流回路嵌位在直流电源电压的一半，达到消除共模电压的目的。多电平相对于两电平在效率方面有较大的优势也已获得较大的关注，非隔离型逆变器中应用三电平技术，漏电流问题是个急迫的问题，现有专利EP2053732A2实现了五个电平的输出，如图2所示，为专利EP2053732A2公开的一种拓扑结构，但该类拓扑由于没有中间电平工作时的无功流通路径，电流过零处产生较大的共模电压。且为限制电流单相流动，多用了两个二极管器件D11、D12。
中国专利申请CN101814856A公开了一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序，如图3所示，包括分压电容支路I、箝位支路2以及全桥基本单元3 ;分压电容支路I包括电容Cdcl、电容Cdc2 ;箝位支路2包括开关管SI、开关管S2 ;全桥基本单元3包括开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6，其在全桥电路的基础上加入两支可控开关管S1、S2和分压电容Cdcl、Cdc2构成双向箝位支路，并配合开关时序可以实现续流阶段时续流回路电位处于二分之一的电池电压，从而消除非隔离并网逆变器的漏电流；并保证了功率传输阶段输出电流仅流经3支开关管，有效降低了导通损耗。该逆变器实际还是工作在三电平，并且如果要保证达到专利中所述的续流回路电位处于二分之一的电池电压，两个电容之间的中点电位一定要保证为二分之一的电池电压，这种中点平衡控制在实际操作中是相当困难的，需要通过很复杂的控制算法。为保证高效率采用五电平输出，同时保证高效率和减小漏电流是一个急迫的问题。

发明内容
有鉴于此，本发明实施例有必要提供一种能以达到减小漏电流同时保证逆变器高效率目的的逆变器及其在三相系统中的应用电路。
解决上述技术问题所采用的技术方案是一种逆变器，其包括第一电容Cl、第二电容C2、第一功率开关管Tl、第二功率开关管T2、第七功率开关管T7、第一二极管D1、第二二极管D2、第七二极管D7、H桥电路以及DC/DC变换器，其中所述第一二极管Dl反并联于所述第一功率开关管Tl ;所述第二二极管D2反并联于所述第二功率开关管T2，所述第七二极管D7反并联于所述第七功率开关管T7 ;所述第二功率开关管T2的集电极连接于所述第一功率开关管Tl的发射极，所述第二功率开关管T2的发射极连接于所述第七功率开关管T7的发射极；所述第七功率开关管T7的集电极连接于直流电源的正输出端；所述H桥电路包括第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、反并联于所述第三功率开关管T3的第三二极管D3、反并联于所述第四功率开关管T4的第四二极管D4、反并联于所述第五功率开关管T5的第五二极管D5以及反并联于所述第六功率开关管T6的第六二极管D6,所述第三功率开关管T3与所述第五功率开关管T5的两个集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管T4与所述第六功率开关管T6的两个发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管T3的发射极与所述第四功率开关管T4的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管T5的发射极与所述第六功率开关管T6的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述第一功率开关管Tl的发射极，所述第二输入端连接于所述直流电源的负输出端，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网；所述DC/DC变换器的输出端连接于所述直流电源的正输出端，所述DC/DC变换器的端经由所述第二电容C2连接于所述直流电源的输入端，所述第一电容Cl的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。本发明实施例还提供另一种逆变器，其包括第一电容Cl、第二电容C2、第一功率开关管Tl、第二功率开关管T2、第七功率开关管T7、第一二极管D1、第二二极管D2、第七二极管D7、H桥电路以及DC/DC变换器，其中所述第一二极管Dl反并联于所述第一功率开关管Tl ;所述第二二极管D2反并联于所述第二功率开关管T2 ;所述第七二极管D7反并联于所述第七功率开关管T7 ;所述第七功率开关管T7的发射极连接于PV直流电源的负输出端，所述第七功率开关管T7的集电极连接于所述第一功率开关管Tl的集电极，所述第一功率开关管Tl的发射极连接于所述第二功率开关管T2的集电极，所述第二功率开关管T2的发射极连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述DC/DC变换器的输入端连接于直流电源的负输出端；所述H桥电路包括第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、反并联于所述第三功率开关管T3的第三二极管D3、反并联于所述第四功率开关管T4的第四二极管D4、反并联于所述第五功率开关管T5的第五二极管D5以及反并联于所述第六功率开关管T6的第六二极管D6，所述第三功率开关管T3与所述第五功率开关管T5的两个集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管T4与所述第六功率开关管T6的两个发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管T3的发射极与所述第四功率开关管T4的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管T5的发射极与所述第六功率开关管T6的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二输入端连接于所述第一功率开关管Tl的发射极，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网；所述第二电容C2的一端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二电容C2的另一端连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述第一电容Cl的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。本发明实施例还提供又一种逆变器，其包括第一电容Cl、第二电容C2、第一功率开关管Tl、第七功率开关管T7、第一二极管D1、第二二极管D2、第七二极管D7、H桥电路以及DC/DC变换器，其中所述第一二极管Dl反并联于所述第一功率开关管Tl ;所述第二二极管D2的阳极连接于所述第七二极管D7的发射极，所述第二二极管D2的阴极连接于所述第一二极管Dl的发射极；所述第七二极管D7反并联于所述第七功率开关管T7，所述第七功率开关管T7的集电极连接于直流电源的正输出端，所述第一功率开关管Tl的集电极连接于所述DC/DC变换器的正输出端；所述H桥电路包括第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、反并联于所述第三功率开关管T3的第三二极管D3、反并联于所述第四功率开关管T4的第四二极管D4、反并联于所述第五功率开关管T5的第五二极管D5以及反并联于所述第六功率开关管T6的第六二极管D6，所述第三功率开关管T3与所述第五功率开关管T5的两个集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管T4与所述第六功率开关管T6的两个发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管T3的发射极与所述第四功率开关管T4的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管T5的发射极与所述第六功率开关管T6的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述第一功率开关管Tl的发射极，所述第二输入端连接于所述直流电源的负输出端，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网；所述DC/DC变换器的输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述DC/DC变换器的正输出端经由所述第二电容C2连接于所述直流电源的负输出端，所述第一电容Cl的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。本发明实施例还提供再一种逆变器，其包括第一电容Cl、第二电容C2、第二功率开关管T2、第七功率开关管T7、第一二极管D1、第二二极管D2、第七二极管D7、H桥电路以及DC/DC变换器，其中所述第二二极管D2反并联于所述第二功率开关管T2 ;所述第一二极管Dl的阳极连接于所述第二功率开关管T2集电极，所述第一二极管Dl的阴极连接于所述第七功率开关管T7集电极；所述第七二极管D7反并联于所述第七功率开关管T7，所述第七功率开关管T7的发射极连接于直流电源的负输出端PV—，所述第二功率开关管T2的发射极连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述DC/DC变换器的输入端连接于直流电源的负输出端；所述H桥电路包括第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、反并联于所述第三功率开关管T3的第三二极管D3、反并联于所述第四功率开关管T4的第四二极管D4、反并联于所述第五功率开关管T5的第五二极管D5以及反并联于所述第六功率开关管T6的第六二极管D6，所述第三功率开关管T3与所述第五功率开关管T5的两个集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管T4与所述第六功率开关管T6的两个发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管T3的发射极与所述第四功率开关管T4的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管T5的发射极与所述第六功率开关管T6的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二输入端连接于所述第一二极管Dl的阳极，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网；所述第二电容C2的一端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二电容C2的另一端连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述第一电容Cl的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。本发明还涉及上述四种逆变器在三相系统中的应用电路，H桥电路的第一输出端与第二输出端分别作为两个交流输出端ACl和AC2，每两个交流输出端ACl和AC2分别连接到三相系统中的三个原边绕组的两端。与现有的技术相比，本发明实施例提供的逆变器及其在三相系统中的应用电路的优点是提供了一种逆变器及其对偶拓扑结构，并采用特定的调制策略使共模电压近似为常数，以达到减小漏电流的目的；同时为考虑直流电压的宽范围，前级采用带有升压的单元构造出三个电平，利用换相电路可以构造出逆变器，不需要使续流回路箝位在l/2Upv，因此规避了多电平控制的中点平衡控制的问题。


图I是现有常用的H4拓扑型结构逆变器的结构图。图2是专利EP2053732A2公开的一种逆变器拓扑结构图。图3是中国专利申请公开号CN101814856A公开了一种逆变器拓扑结构图。图4是本发明实施例第一实施方式提供的逆变器的结构示意图。图5a至图51是图4中逆变器的12种工作模态图。图6中(a)和(b)分别是图4中逆变器的升压电路(即DC/DC变换器)工作获得输出电压V2大于或等于所述逆变器最低工作电压Vm时，所述逆变器的桥臂电压以及共模电压。图7是当所述直流电源的输出电压Vl大于或等于所述逆变器最低工作电压Vm时，且控制所述逆变器使其工作在三电平模式时，图4中逆变器的等效电路。图8a至图8f是图7中等效电路的6种工作模态图。图9中(a)和(b)分别是图7中等效电路工作时的桥臂电压以及共模电压。图10中(a)和(b)分别是图4中逆变器的升压电路(即DC/DC变换器)工作获得输出电压V2大于或等于所述输出电压Vl时， 所述逆变器的桥臂电压以及共模电压。图11是图4中的功率开关管与二极管封装形成封装器件的示意图。图12是图11中的封装器件在三相系统中的应用电路结构示意图。
图13是图11中的封装器件在三相系统中的又一应用电路结构示意图。图14是本发明实施例第二实施方式提供的逆变器的结构示意图。图15中(a)和(b)分别是图 14中逆变器的升压电路(即DC/DC变换器)工作获得输出电压V2大于或等于所述逆变器最低工作电压Vm时，所述逆变器的桥臂电压以及共模电压。图16中(a)和(b)分别是当所述直流电源的输出电压Vl大于或等于所述逆变器最低工作电压Vm时，且控制所述逆变器使其工作在三电平模式时，图14中逆变器的桥臂电压以及共模电压。图17中(a)和(b)分别是图14中逆变器的升压电路(即DC/DC变换器)工作获得输出电压V2大于或等于所述输出电压Vl时，所述逆变器的桥臂电压以及共模电压。图18是本发明实施例第三实施方式提供的逆变器的结构示意图。图19是本发明实施例第四实施方式提供的逆变器的结构示意图。图20是图14中的功率开关管与二极管封装形成封装器件的示意图。图21是图20中的封装器件在三相系统中的应用电路结构示意图。图22是图20中的封装器件在三相系统中的又一应用电路结构示意图。图23是本发明第五实施例主电路的构成方式。图24是本发明第六实施例主电路的构成方式。
具体实施例方式为了使本发明实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。请参阅图4，其是本发明实施例第一实施方式提供的逆变器的结构示意图。所述逆变器包括第一电容Cl、第二电容C2、第一功率开关管Tl、第二功率开关管T2、第七功率开关管T7、第一二极管Dl、第二二极管D2、第七二极管D7、H桥电路以及DC/DC变换器。其中，所述H桥电路包括第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及第六二极管D6。第一二极管Dl反并联于第一功率开关管Tl ;第二二极管D2反并联于第二功率开关管T2 ;第三二极管D3反并联于第三功率开关管T3 ;第四二极管D4反并联于第四功率开关管T4 ;第五二极管D5反并联于第五功率开关管T5 ;第六二极管D6反并联于第六功率开关管T6 ;第七二极管D7反并联于第七功率开关管T7。直流电源PV的正输出端pV+连接于所述DC/DC变换器的一端，所述DC/DC变换器的另一端为正连接端DC+连接于第一功率开关管Tl的集电极，第一电容Cl的两端分别连接于直流电源PV的正输出端PV+与负输出端PV—，第二电容C2的一端连接于直流电源PV的负输出端PV_，第二电容C2的另一端连接于所述DC/DC变换器的正连接端DC+。第一功率开关管Tl的发射极连接于第二功率开关管T2的集电极；第二功率开关管T2的发射极连接于第七功率开关管T7的发射极；第七功率开关管T7的集电极连接于直流电源PV的正输出端PV+ ;第三功率开关管T3的集电极连接于第一功率开关管Tl的发射极与第二功率开关管T2的集电极之间，第三功率开关管T3的集电极还连接于第五功率开关管T5的集电极并作为所述H桥电路的第一输入端，第三功率开关管Τ3的发射极连接于第四功率开关管Τ4的集电极并作为所述H桥电路的第一输出端；第四功率开关管Τ4的发射极连接于直流电源PV的负输出端PT，第四功率开关管Τ4的发射极还连接于第六功率开关管Τ6的发射极并作为所述H桥电路的第二输入端；第五功率开关管Τ5的发射极连接于第六功率开关管Τ6的集电极并作为所述H桥电路的第二输出端；第六功率开关管Τ6的发射极连接于直流电源PV的负输出端PT。进一步，所述逆变器还包括滤波电路，所述滤波电路包括第二电感LI以及第三电感L2,第二电感LI的一端连接于所述第一输出端,第二电感LI的另一端连接于电网Vgrid的一端，电网Vgrid的另一端连接于第三电感L2的一端,第三电感L2的另一端连接于所述第二输出端。在本实施方式中，该滤波电路为L型结构，在其它实施方式中，所述滤波电路还可以为LC型或LCL型结构。请一并参阅图5a至图51，本实施方式的逆变器的工作模态分析如下
第一模态Hl :第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流经PV+ — T7 — D2 — T3 — LI — Vgrid — L2 — T6 — PV' 桥臂输出电压 Vab = Vl (VI 为第一电容Cl两端的电压值)；第二模态H2 :第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流流向与第一模态Hl的电流流向相反，电流经ΡΓ — D6 — L2 — Vgrid — LI — D3 — T2 — D7 — PV+,桥臂输出电压 Vab = Vl ；第三模态H3 :第二功率开关管T2、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流经PV+ — T7 — D2 — T5 — L2 — Vgrid — LI — T4 — PV' 桥臂输出电压 Vab = -Vl ；第四模态H4 :第二功率开关管T2、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流流向与第三模态H3的电流流向相反，电流经ΡΓ — D4 — LI — Vgrid — L2 — D5 — Τ2 — D7 — PV+,桥臂输出电压 Vab = -Vl ；第五模态Η5 :第一功率开关管Tl、第三功率开关管Τ3、第六功率开关管Τ6导通，其余功率开关管截止，电流经=DC+ — Tl — Τ3 — LI — Vgrid — L2 — Τ6 — PV_，桥臂输出电压Vab = V2(V2为第二电容C2两端的电压值)；第六模态H6 :第一功率开关管Tl、第三功率开关管T3、第六功率开关管T6导通，其余功率开关管截止，电流流向与第五模态H5的电流流向相反，电流经ΡΓ — D6 — L2 — Vgrid — LI — D3 — Dl — DC+,桥臂输出电压 Vab = V2 ；第七模态H7 :第一功率开关管Tl、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流经=DC+ — Tl — T5 — L2 — Vgrid — LI — T4 — PV_，桥臂输出电压 Vab = -V2 ；第八模态HS :第一功率开关管Tl、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流流向与第七模态H7的电流流向相反，电流经ΡΓ — D4 — LI — Vgrid — L2 — D5 — Dl — DC+,桥臂输出电压 Vab = -V2 ；第九模态H9 :第三功率开关管T3、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流经D5 — T3 — LI — Vgrid — L2 — D5，桥臂输出电压 Vab = O ;
第十模态HlO :第三功率开关管T3、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流流向与第九模态H9的电流流向相反，电流经D3 — T5 — L2 — Vgrid — LI — D3，桥臂输出电压Vab = O ；第十一模态Hl I :第四功率开关管T4，第六功率开关管T6导通，其余截止，电流经T6 — D4 — LI — Vgrid — L2 — T6，桥臂输出电压 Vab = O ;第十二模态H12 :第四功率开关管T4，第六功率开关管T6导通，其余截止，电流流向与第i^一模态Hll的电流流向相反，电流经T4 — D6 — L2 — Vgrid — LI — Τ4，桥臂输出电压Vab = O。 共模电压VCM= (VZVJ/2，依次计算上述各模态的共模电压。考虑到开关管寄生电容的作用，可以近似认为共模电压如下计算所得。第一、第二模态HI, Η2 VaN = VI，VbN = 0，因此，VCM = V1/2 ；第三、第四模态H3，H4 VaN = 0，VbN = VI，因此，VCM = V1/2 ；第五、第六模态H5，H6 VaN = V2, VbN = 0，因此，VCM = V2/2 ；第七、第八模态H7，H8 VaN = 0，VbN = V2,因此，VCM = V2/2 ；第九、第十模态H9，HlO VaN = Vl/2, VbN = V1/2,因此，VCM = Vl/2 ；第H^一、第十二模态HlI，H12 VaN = 0，VbN = VO,因此，VCM = O。从图6所示的桥臂电压输出曲线图中可以看出，各种工作模态下的共模电压如下表I所示表I各种工作模态的共模电压
工作模态桥臂输出电压Vab 共模电压VCM 电流流向—
HI, H2—VIVl/2H1-正向电流，H2-负向电流
H3,H4—VIVl/2H3-负向电流，H4-正向电流
H5，册—V2V2/2H5-正向电流，册-负向电流
H7,H8—-V2V2/2H7-负向电流，H8-正向电流
H9，H10 ~0Vl/2H9-正向电流，H10-负向电流
Hll, H12OOH11-正向电流，H12-负向电流由表1，可知，第九、第十模态H9，HlO工作模态组合以及第i^一、第十二模态H11，H12工作模态组合均可以得到Vab = O电平，不同之处在于共模电压。其他模态的共模电压为V1/2或V2/2。为了尽可能保证漏电流较小，取共模电压接近的一组，从而舍弃了第十一、第十二模态H11，H12，由第九、第十模态H9，H10工作模态组合Vab = O电平。需要说明的是，由于开关器件寄生电容的存在，寄生电容上的电压不能瞬时突变，因此，H9、HlO模态对应的共模电压可以视为保持其上一模态(H1/H2/H3/H4)的共模电压V1/2。从上述分析可知，该结构的逆变器，中间电平并不是由两个电容分压获得，因此Vl不一定要等于V2/2，因此，规避了多电平控制的中点平衡控制的问题，实现容易。假定满足逆变器最低工作电压为Vm，采用以上各模态的逆变器的工作过程分析如下(I)当直流电源PV的输出电压为Vl小于Vm时，采用图6 (a)和图6(b)所示的调制策略，升压电路(即DC/DC变换器)工作，使得输出电压V2大于(或等于)Vm ；
(2)当直流电源PV的输出电压Vl大于(或等于)Vm时，有两种调制策略一，升压电路不工作，逆变器工作在三电平模式，电路等效如图7所示，其采用如图9 (a)和图9 (b)所示的调制策略，所述三电平模式(如图8a至图8f所示)具有以下各模态的等效效果第一模态H1、第二模态H2、第三模态H3、第四模态H4、第九模态H9以及第十模态HlO ;二，升压电路工作，使得输出电压V2大于(或等于)VI，采用如图10(a)和图10(b)所示的调制策略。此时，升压以后得到的V2是大于Vl的，但Vl与V2的值不能相差太多，否则共模电压变化较大，产生较大漏电流超出行业标准，Vl与V2的值也不能太接近，从而使输出电流畸变增大，超出行业标准要求。综上所述知，电压V2在一定范围内予以选择，以兼顾漏电流和电流畸变。其中当V2等于Vl时，其类似于升压电路不工作，工作在三电平模式，具有以下各模态第一模态H1、第二模态H2、第三模态H3、第四模态H4、第九模态H9以及第十模态H10。请参阅图11，其是图4中的功率开关管与二极管封装形成封装器件的示意图。七个功率开关管Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7以及七个二极管Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7可以定位为功率开关管组合单元，并封装为一个封装器件，其中，第一功率开关管Tl的集电极作 为所述封装器件的第二电平端；第七功率开关管T7的集电极作为所述封装器件的第一电平端；所述H桥电路的第二输入端作为所述封装器件的第零电平端；所述H桥电路的第一输出端与第二输出端分别作为所述封装器件的两个交流输出端AC1、AC2。请一并参阅图12及图13，其中，图12是图11中的封装器件在三相系统中的应用电路结构示意图，图13是图11中的封装器件在三相系统中的又一应用电路结构示意图，两种应用电路方式基本相似，其区别在于，图12的三相系统为三相三线制，图13的三相系统为三相四线制。具体地，所述三相系统不论是三线制还是四线制均包括三组封装器件，可以理解，三相系统中的每个功率开关管组合单元不仅结构相同而且与外围元件(指电容C1、C2等)的连接方式也相同。每个封装器件的第二电平端均经由所述DC/DC变换器连接到直流电源PV的正输出端PV+，每个封装器件的第零电平端均连接到直流电源PV的负输出端PV—，每个封装器件的第一电平端均连接到直流电源PV的正输出端PV+，第一电容Cl的两端分别连接于直流电源PV的正负输出端PV+、PV_，第二电容C2的一端经由所述DC/DC变换器连接到直流电源PV的正输出端PV+，第二电容C2的另一端连接于直流电源PV的负输出端PV—，每个封装器件的两个交流输出端AC1、AC2分别连接到所述三相系统中的三个原边绕组的两端。请参阅图14，其是本发明实施例第二实施方式提供的逆变器的结构示意图，第二实施方式提供的逆变器与第一实施方式提供的逆变器的结构基本相似，具有相同的组成元件，两者的区别在于所述组成元件的连接方式不同。两者逆变器为对偶拓扑结构。具体地，本发明实施例第二实施方式提供的逆变器的连接方式如下第一二极管Dl反并联于第一功率开关管Tl ;第二二极管D2反并联于第二功率开关管T2 ;第七二极管D7反并联于第七功率开关管T7，第七功率开关管T7的发射极连接于PV直流电源的负输出端，第七功率开关管T7的集电极连接于第一功率开关管Tl的集电极；第二功率开关管T2的集电极连接于第一功率开关管Tl的发射极，第二功率开关管T2的发射极连接于DC/DC变换器的负输出端，DC/DC变换器的输入端连接于直流电源的负输出端；H桥电路包括第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、反并联于第三功率开关管T3的第三二极管D3、反并联于第四功率开关管T4的第四二极管(D4)、反并联于第五功率开关管T5的第五二极管D5以及反并联于第六功率开关管T6的第六二极管D6，第三功率开关管T3与第五功率开关管T5的两个集电极连接并作为H桥电路的第一输入端，第四功率开关管T4与第六功率开关管T6的两个发射极连接并作为H桥电路的第二输入端，第三功率开关管T3的发射极与第四功率开关管T4的集电极连接并作为H桥电路的第一输出端，第五功率开关管T5的发射极与第六功率开关管T6的集电极连接并作为H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二输入端连接于第七功率开关管T7的发射极，所述第一输出端与所述第 二输出端分别连接至电网；第二电容C2的一端连接于所述直流电源的正输出端，第二电容C2的另一端连接于DC/DC变换器的负输出端，第一电容Cl的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。本发明实施例第二实施方式提供的逆变器工作在以下模态。第一模态Hl:第一功率开关管Tl、第三功率开关管T3、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端PV+ —所述第三功率开关管T3 —所述电网—所述第六功率开关管T6 —所述第一二极管Dl —所述第七功率开关管T7 —所述直流电源的负输出端PV_;第二模态H2 :第一功率开关管Tl、第三功率开关管T3、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第五模态H5的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端PV_ —所述第七二极管D7 —所述第一功率开关管Tl —所述第六二极管D6 —所述电网一所述第三二极管D3 —所述直流电源的正输出端PV+ ；第三模态H3 :第一功率开关管Tl、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端PV+ —所述第五功率开关管T5 —所述电网一所述第四功率开关管T4 —所述第一二极管Dl —所述第七功率开关管T7 —所述直流电源的负输出端PV—；第四模态H4:第一功率开关管Tl、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第七功率开关管T7导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第七模态H7的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端PV_ —所述第七二极管D7 —所述第一功率开关管Tl —所述第四二极管D4 —所述电网一所述第五二极管D5 —所述直流电源的正输出端PV+ ；第五模态H5 :第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第六功率开关管T6导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端PV+ —所述第三功率开关管T3 —所述电网一所述第六功率开关管T6 —所述第二功率开关管T2 —所述DC/DC变换器的负输出端DC_ ；第六模态H6 :第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第六功率开关管T6导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第一模态Hl的电流流向相反，电流经所述DC/DC变换器的负输出端DC_ —所述第二二极管D2 —所述第六二极管D6 —所述电网一所述第三二极管D3 —所述直流电源的正输出端PV+ ；第七模态H7 :第二功率开关管T2、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端PV+ —所述第五功率开关管T5 —所述电网一所述第四功率开关管T4—所述第二功率开关管T2—所述DC/DC变换器的负输出端DC_ ；第八模态HS :第二功率开关管T2、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第三模态H3的电流流向相反，电流经所述DC/DC变换器的负输出端DC_ —所述第二二极管D2 —所述第四二极管D4 —所述电网一所述第五二极管D5 —所述直流电源的正输出端PV + ；第九模态H9 :第四功率开关管T4、第六功率开关管T6导通，其余功率开关管截止，电流经所述第六开光管T6 —所述第四二极管D4 —所述电网一所述第六开光管T6 ；第十模态HlO :第四功率开关管T4、第六功率开关管T6导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第九模态H9的电流流向相反，电流经所述第四开关管T4—所述第六二极管D6 —所述电网一所述第四开关管T4。第十一模态Hll :第三功率开关管T3、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流经所述第五二极管D5 —所述第三功率开关管T3 —所述电网一所述第五二极管D5 ；第十二模态H12 :第三功率开关管T3、第五功率开关管T5导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第九模态H9的电流流向相反，电流经所述第三二极管D3 —所述第五功率开关管T5 —所述电网一所述第三二极管D3。表2各种工作模态的共模电压
权利要求
1.一种逆变器，其特征在于其包括第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第一功率开关管(Tl)、第二功率开关管(T2)、第七功率开关管(T7)、第一二极管(Dl)、第二二极管(D2)、第七二极管(D7)、H桥电路以及DC/DC变换器，其中 所述第一二极管(Dl)反并联于所述第一功率开关管(Tl)； 所述第二二极管(D2)反并联于所述第二功率开关管(T2)； 所述第七二极管(D7)反并联于所述第七功率开关管(T7)，所述第二功率开关管(T2)的集电极连接于所述第一功率开关管(Tl)的发射极，所述第二功率开关管(T2)的发射极连接于所述第七功率开关管(T7)的发射极，所述第七功率开关管(T7)的集电极连接于直流电源的正输出端，所述第一功率开关管(Tl)的集电极连接于所述DC/DC变换器的正输出端; 所述H桥电路包括第三功率开关管(T3)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第六功率开关管(T6)、反并联于所述第三功率开关管(T3)的第三二极管(D3)、反并联于所述第四功率开关管(T4)的第四二极管(D4)、反并联于所述第五功率开关管(T5)的第五二极管(D5)以及反并联于所述第六功率开关管(T6)的第六二极管(D6)，所述第三功率开关管(T3)与所述第五功率开关管(T5)的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管(T4)与所述第六功率开关管(T6)的发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管(T3)的发射极与所述第四功率开关管(T4)的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管(T5)的发射极与所述第六功率开关管(T6)的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述第一功率开关管(Tl)的发射极，所述第二输入端连接于所述直流电源的负输出端，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网； 所述DC/DC变换器的输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述DC/DC变换器的正输出端经由所述第二电容(C2)连接于所述直流电源的负输出端，所述第一电容(Cl)的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。
2.如权利要求I所述的逆变器，其特征在于其工作在以下的模态 第一模态(Hl):第二功率开关管(T2)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第七功率开关管(T7)—所述第二二极管(D2)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(T6)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第二模态(H2):第二功率开关管(T2)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第一模态(Hl)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—第六二极管(D6)—所述电网一所述第三二极管(D3)—所述第二功率开关管(T2)—所述第七二极管管(D7)—所述直流电源的正输出端(PV+)； 第三模态(H3):第二功率开关管(T2)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第七功率开关管(T7)—所述第二二极管(D2)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第四模态(H4):第二功率开关管(T2)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第七二极管管(D7)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第三模态(H3)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第五二极管(D5)—所述第二功率开关管(T2)—所述第七二极管管(D7)—所述直流电源的正输出端(PV+)； 第五模态(H5):第一功率开关管(Tl)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流经所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)—所述第一功率开关管(Tl)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(T6)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第六模态(H6):第一功率开关管(Tl)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第五模态(H5)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—所述第六二极管(D6)—所述电网一所述第三二极管(D3)—所述第一二极管(Dl)—所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)； 第七模态(H7):第一功率开关管(Tl)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流经所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)—所述第一功率开关管(Tl)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第八模态(HS):第一功率开关管(Tl)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第七模态(H7)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第五二极管(D5)—所述第一二极管(Dl)—所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)； 第九模态(H9):第三功率开关管(T3)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流经所述第五二极管(D5)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第五二极管(D5)； 第十模态(HlO):第三功率开关管(T3)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第九模态(H9)的电流流向相反，电流经所述第三二极管(D3)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第三二极管(D3)。
3.如权利要求2所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)小于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)。
4.如权利要求2所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器不工作，控制所述逆变器使其工作在三电平模式，所述三电平模式包括以下模态所述第一模态(Hl)、所述第二模态(H2)、所述第三模态(H3)、所述第四模态(H4)、所述第九模态(H9)以及所述第十模态(HlO)。
5.如权利要求2所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述输出电压(VI)。
6.如权利要求I至5中任意一项所述的逆变器，其特征在于将所述七个功率开关管(Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7)以及所述七个二极管(Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7)称为第一功率开关管组合单元，所述逆变器还包括结构与所述第一功率开关管组合单元完全相同的第二、三功率开关管组合单元；在每个功率开关管组合单元中第一功率开关管(Tl)的集电极作为第二电平端、第七功率开关管(T7)的集电极作为第一电平端、H桥电路的第二输入端作为第零电平端、H桥电路的第一输出端与第二输出端分别作为两个交流输出端(ACl和AC2);三个所述第一电平端相互连接，三个所述第二电平端相互连接，三个所述第零电平端相互连接。
7.一种逆变器，其特征在于其包括第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第一功率开关管(Tl)、第二功率开关管(T2)、第七功率开关管(T7)、第一二极管(Dl)、第二二极管(D2)、第七二极管(D7)、H桥电路以及DC/DC变换器，其中 所述第一二极管(Dl)反并联于所述第一功率开关管(Tl)； 所述第二二极管(D2)反并联于所述第二功率开关管(T2)； 所述第七二极管(D7)反并联于所述第七功率开关管(T7)，所述第七功率开关管(T7)的发射极连接于直流电源的负输出端(PV—)，所述第七功率开关管(T7)的集电极连接于所述第一功率开关管(Tl)的集电极，所述第一功率开关管(Tl)的发射极连接于所述第二功率开关管(T2)的集电极，所述第二功率开关管(T2)的发射极连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述DC/DC变换器的输入端连接于直流电源的负输出端； 所述H桥电路包括第三功率开关管(T3)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第六功率开关管(T6)、反并联于所述第三功率开关管(T3)的第三二极管(D3)、反并联于所述第四功率开关管(T4)的第四二极管(D4)、反并联于所述第五功率开关管(T5)的第五二极管(D5)以及反并联于所述第六功率开关管(T6)的第六二极管(D6)，所述第三功率开关管(T3)与所述第五功率开关管(T5)的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管(T4)与所述第六功率开关管(T6)的发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管(T3)的发射极与所述第四功率开关管(T4)的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管(T5)的发射极与所述第六功率开关管(T6)的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二输入端连接于所述第一功率开关管(Tl)的发射极，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网； 所述第二电容(C2)的一端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二电容(C2)的另一端连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述第一电容(Cl)的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。
8.如权利要求7所述的逆变器，其特征在于其工作在以下的模态 第一模态(Hl):第一功率开关管(Tl)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(T6)—所述第一二极管(Dl)—所述第七功率开关管(T7)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第二模态(H2):第一功率开关管(Tl)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第五模态(H5)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—所述第七二极管(D7)—所述第一功率开关管(Tl)—所述第六二极管(D6)—所述电网一所述第三二极管(D3)—所述直流电源的正输出端(PV+)；第三模态(H3):第一功率开关管(Tl)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述第一二极管(Dl)—所述第七功率开关管(T7)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第四模态(H4):第一功率开关管(Tl)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第七模态(H7)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—所述第七二极管(D7)—所述第一功率开关管(Tl)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第五二极管(D5)—所述直流电源的 正输出端(PV+)； 第五模态(H5):第二功率开关管(T2)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(T6)—所述第二功率开关管(T2)—所述DC/DC变换器的负输出端(DC_)； 第六模态(H6):第二功率开关管(T2)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第一模态(Hl)的电流流向相反，电流经所述DC/DC变换器的负输出端(DC—)—所述第二二极管(D2)—所述第六二极管(D6)—所述电网一所述第三二极管(D3)—所述直流电源的正输出端(PV+)； 第七模态(H7):第二功率开关管(T2)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述第二功率开关管(T2)—所述DC/DC变换器的负输出端(DC_)； 第八模态(HS):第二功率开关管(T2)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第三模态(H3)的电流流向相反，电流经所述DC/DC变换器的负输出端(DC—)—所述第二二极管(D2)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第五二极管(D5)—所述直流电源的正输出端(PV+)； 第九模态(H9):第四功率开关管(T4)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流经所述第六开光管(T6)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第六开光管(T6)； 第十模态(HlO):第四功率开关管(T4)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第九模态(H9)的电流流向相反，电流经所述第四开关管(T4)—所述第六二极管(D6)—所述电网一所述第四开关管(T4)。
9.如权利要求8所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)小于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)。
10.如权利要求8所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器不工作，控制所述逆变器使其工作在三电平模式，所述三电平模式包括以下模态所述第一模态(Hl)、所述第二模态(H2)、所述第三模态(H3)、所述第四模态(H4)、所述第九模态(H9)以及所述第十模态(HlO)。
11.如权利要求8所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述输出电压(VI)。
12.如权利要求7至11中任意一项所述的逆变器，其特征在于将所述七个功率开关管(T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7)以及所述七个二极管(Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7)称为第一功率开关管组合单元，所述逆变器还包括结构与所述第一功率开关管组合单元完全相同的第二、三功率开关管组合单元；在每个功率开关管组合单元中Η桥电路的第一输入端作为第二电平端、第一功率开关管(Tl)的集电极作为第一电平端、第二功率开关管(Τ2)的发射极作为第零电平端、H桥电路的第一输出端与第二输出端分别作为两个交流输出端(ACl和AC2)，三个所述第一电平端相互连接，三个所述第二电平端相互连接，三个所述第零电平端相互连接。
13.—种逆变器，其特征在于其包括第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第一功率开关管(Tl)、第七功率开关管(Τ7)、第一二极管(Dl)、第二二极管(D2)、第七二极管(D7)、H桥电路以及DC/DC变换器，其中 所述第一二极管(Dl)反并联于所述第一功率开关管(Tl)； 所述第二二极管(D2)的阳极连接于所述第七二极管(D7)的发射极，所述第二二极管(D2)的阴极连接于所述第一二极管(Dl)的发射极； 所述第七二极管(D7)反并联于所述第七功率开关管(T7)，所述第七功率开关管(T7)的集电极连接于直流电源的正输出端，所述第一功率开关管(Tl)的集电极连接于所述DC/DC变换器的正输出端； 所述H桥电路包括第三功率开关管(T3)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第六功率开关管(T6)、反并联于所述第三功率开关管(T3)的第三二极管(D3)、反并联于所述第四功率开关管(T4)的第四二极管(D4)、反并联于所述第五功率开关管(T5)的第五二极管(D5)以及反并联于所述第六功率开关管(T6)的第六二极管(D6)，所述第三功率开关管(T3)与所述第五功率开关管(T5)的两个集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管(T4)与所述第六功率开关管(T6)的两个发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管(T3)的发射极与所述第四功率开关管(T4)的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管(T5)的发射极与所述第六功率开关管(T6)的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述第一功率开关管(Tl)的发射极，所述第二输入端连接于所述直流电源的负输出端，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网； 所述DC/DC变换器的输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述DC/DC变换器的正输出端经由所述第二电容(C2)连接于所述直流电源的负输出端，所述第一电容(Cl)的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。
14.如权利要求13所述的逆变器，其特征在于其工作在以下的模态 第一模态(Hl):第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第七功率开关管(T7)—所述第二二极管(D2)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(T6)—所述直流电源的负输出端(PV_)；第三模态(H3):第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第七功率开关管(T7)—所述第二二极管(D2)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述直流电源的负输出端(PV_) 第五模态(H5):第一功率开关管(Tl)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流经所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)—所述第一功率开关管(Tl)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(T6)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第六模态(H6):第一功率开关管(Tl)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第五模态(H5)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—所述第六二极管(D6)—所述电网一所述第三二极管(D3)—所述第一二极管(Dl)—所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)； 第七模态(H7):第一功率开关管(Tl)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流经所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)—所述第一功率开关管(Tl)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第八模态(HS):第一功率开关管(Tl)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第七模态(H7)的电流流向相反，电流经所述直流电源的负输出端(PV_)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第五二极管(D5)—所述第一二极管(Dl)—所述DC/DC变换器的正输出端(DC+)； 第九模态(H9):第三功率开关管(T3)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流经所述第五二极管(D5)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第五二极管(D5)； 第十模态(HlO):第三功率开关管(T3)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第九模态(H9)的电流流向相反，电流经所述第三二极管(D3)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第三二极管(D3)。
15.如权利要求14所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)小于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)。
16.如权利要求14所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器不工作，控制所述逆变器使其工作在三电平模式，所述三电平模式具有以下各模态所述第一模态(Hl)、所述第三模态(H3)、所述第九模态(H9)以及所述第十模态(HlO)。
17.如权利要求14所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述输出电压(VI)。
18.如权利要求13至17中任意一项所述的逆变器，其特征在于将所述六个功率开关管(T1、T3、T4、T5、T6、T7)以及所述七个二极管(Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7)称为第一功率开关管组合单元，所述逆变器还包括结构与所述第一功率开关管组合单元完全相同的第二、三功率开关管组合单元；在每个功率开关管组合单元中第一功率开关管(Tl)的集电极作为第二电平端、第七功率开关管(T7)的集电极作为第一电平端、H桥电路的第二输入端作为第零电平端、H桥电路的第一输出端与第二输出端分别作为两个交流输出端(ACl和AC2)，三个所述第一电平端相互连接，三个所述第二电平端相互连接，三个所述第零电平端相互连接。
19.一种逆变器，其特征在于其包括第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第二功率开关管(T2)、第七功率开关管(T7)、第一二极管(Dl)、第二二极管(D2)、第七二极管(D7)、H桥电路以及DC/DC变换器，其中 所述第二二极管(D2)反并联于所述第二功率开关管(T2)； 所述第一二极管(Dl)的阳极连接于所述第二功率开关管(T2)集电极，所述第一二极管(Dl)的阴极连接于所述第七功率开关管(T7)集电极； 所述第七二极管(D7)反并联于所述第七功率开关管(T7)，所述第七功率开关管(T7)的发射极连接于直流电源的负输出端(PV—)，所述第二功率开关管(T2)的发射极连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述DC/DC变换器的输入端连接于直流电源的负输出端；所述H桥电路包括第三功率开关管(T3)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第六功率开关管(T6)、反并联于所述第三功率开关管(T3)的第三二极管(D3)、反并联于所述第四功率开关管(T4)的第四二极管(D4)、反并联于所述第五功率开关管(T5)的第五二极管(D5)以及反并联于所述第六功率开关管(T6)的第六二极管(D6)，所述第三功率开关管(T3)与所述第五功率开关管(T5)的两个集电极连接并作为所述H桥电路的第一输入端，所述第四功率开关管(T4)与所述第六功率开关管(T6)的两个发射极连接并作为所述H桥电路的第二输入端，所述第三功率开关管(T3)的发射极与所述第四功率开关管(T4)的集电极连接并作为所述H桥电路的第一输出端，所述第五功率开关管(T5)的发射极与所述第六功率开关管(T6)的集电极连接并作为所述H桥电路的第二输出端，所述第一输入端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二输入端连接于所述第一二极管的阳极，所述第一输出端与所述第二输出端分别连接至电网； 所述第二电容(C2)的一端连接于所述直流电源的正输出端，所述第二电容(C2)的另一端连接于所述DC/DC变换器的负输出端，所述第一电容(Cl)的两端分别连接于所述直流电源的正输出端与负输出端。
20.如权利要求19所述的逆变器，其特征在于其工作在以下的模态 第一模态(Hl):第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(T6)—所述第一二极管(Dl)—所述第七功率开关管(T7)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第三模态(H3):第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)、第七功率开关管(T7)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述第一二极管(Dl)—所述第七功率开关管(T7)—所述直流电源的负输出端(PV_)； 第五模态(H5):第二功率开关管(T2)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第三功率开关管(T3)—所述电网一所述第六功率开关管(Τ6)—所述第二功率开关管(Τ2)—所述DC/DC变换器的负输出端(DC_)； 第六模态(H6):第二功率开关管(T2)、第三功率开关管(T3)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第一模态(Hl)的电流流向相反，电流经所述DC/DC变换器的负输出端(DC—)—所述第二二极管(D2)—所述第六二极管(D6)—所述电网一所述第三二极管(D3)—所述直流电源的正输出端(PV+)； 第七模态(H7):第二功率开关管(T2)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流经所述直流电源的正输出端(PV+)—所述第五功率开关管(T5)—所述电网一所述第四功率开关管(T4)—所述第二功率开关管(T2)—所述DC/DC变换器的负输出端(DC_)； 第八模态(HS):第二功率开关管(T2)、第四功率开关管(T4)、第五功率开关管(T5)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第三模态(H3)的电流流向相反，电流经所述DC/DC变换器的负输出端(DC_)—所述第二二极管(D2)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第五二极管(D5)—所述直流电源的正输出端(PV+)； 第九模态(H9):第四功率开关管(T4)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流经所述第六开光管(T6)—所述第四二极管(D4)—所述电网一所述第六开光管(T6)； 第十模态(HlO):第四功率开关管(T4)、第六功率开关管(T6)导通，其余功率开关管截止，电流流向与所述第九模态(H9)的电流流向相反，电流经所述第四开关管(T4)—所述第六二极管(D6)—所述电网一所述第四开关管(T4)。
21.如权利要求20所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)小于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)。
22.如权利要求20所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器不工作，控制所述逆变器使其工作在三电平模式，所述三电平模式包括以下模态所述第一模态(Hl)、所述第三模态(H3)、所述第九模态(H9)以及所述第十模态(HlO)。
23.如权利要求20所述的逆变器，其特征在于当所述直流电源的输出电压(Vl)大于或等于所述逆变器最低工作电压(Vm)时，所述DC/DC变换器工作，使得输出电压(V2)大于或等于所述输出电压(VI)。
24.如权利要求19至23中任意一项所述的逆变器，其特征在于将所述六个功率开关管(T2、T3、T4、T5、T6、T7)以及所述七个二极管(Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7)称为第一功率开关管组合单元，所述逆变器还包括结构与所述第一功率开关管组合单元完全相同的第二、三功率开关管组合单元；在每个功率开关管组合单元中Η桥电路的第一输入端作为第二电平端、第七功率开关管(Τ7)的发射极作为第一电平端、第二功率开关管(Τ2)的发射极作为第零电平端、H桥电路的第一输出端与第二输出端分别作为两个交流输出端(ACl和AC2)，三个所述第一电平端相互连接，三个所述第二电平端相互连接，三个所述第零电平端相互连接。
25.一种如权利要求6或12或18或24所述的逆变器在三相系统中的应用电路，其特征在于，每两个交流输出端(ACl和AC2 )分别连接到三相系统中的三个原边绕组的两端。
全文摘要
本发明公开了一种逆变器及其在三相系统中的应用电路，逆变器的第一功率开关管T1的集电极经DC/DC变换器接直流电源的正输出端，T1的发射极与第二功率开关管T2的集电极接H桥电路的第一输入端，第七功率开关管T7的发射极与集电极分别接T2的发射极以及正输出端，H桥电路的第二输入端接直流电源的负输出端，H桥电路的两个输出端分别接电网，每个功率开关管反并联一二极管，正负输出端之间、T1的集电极与负输出端之间分别接一电容。本发明还公开了上述逆变器的对偶拓扑及由此衍变的另两种逆变器，提供了相应逆变器在三相系统中的应用电路。本发明的优点减小漏电流的同时保证逆变器高效率，规避了多电平中的中点平衡控制的问题。
文档编号H02M7/483GK102624268SQ20121008424
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者汪洪亮 申请人:阳光电源股份有限公司