电压均衡电路及三相逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及逆变器，具体涉及一种电压均衡电路及一种三相逆变器。
【背景技术】
[0002]逆变器是一种将直流电(DC)转换为交流电(AC)的电力电子器件。随着科技和技术的发展，对电源的质量的要求也越来越高。要求逆变器具有同时向不平衡和非线性负载高质量供电的能力。
[0003]现有技术的三相逆变器有多种电路拓扑，各种电路拓扑都有其优缺点。传统的三相逆变器包括三个轮流导通的桥臂，当带载三相不平衡负载时，三相输出电压会发生很大的畸变。
[0004]现有的一种应用较多的拓扑是分裂电容式的逆变器拓扑。如图1所示，分裂电容式的三相逆变器，通过分裂电容对直流母线分压来进行中性点的钳位。这种拓扑具有结构简单，不需要进行大量的外围采样和算法计算，控制方便等优点。但是这种拓扑只能在一定程度上带载不平衡负载，若较大的零序电流从其中一个流过，就会引起该电容电压的变化，因为直流母线电压的钳位作用，所以中性点的电压也会发生漂移。分裂电容式的三相逆变器在带不平衡三相负载时，无法保证中性点的电压稳定，限制了其在不平衡负载场合的应用。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出一种电压均衡电路及一种三相逆变器，以解决三相逆变器的中性点的电压不稳定的问题。
[0006]第一方面，本发明提出一种电压均衡电路用于稳定逆变器的中性点的电压，所述逆变器包括正直流母线、负直流母线、以及串联在所述正直流母线和负直流母线之间的第一电容和第二电容，所述中性点为所述第一电容和第二电容的中间节点，所述电压均衡电路包括:第一开关管至第四开关管、第一二极管至第四二极管以及变压器；所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述变压器的变比为1:1;所述第一开关管和第二开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第三开关管和第四开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管至第四二极管分别与第一开关管至第四开关管反并联；所述第一线圈的非同名端连接所述逆变器的中性点，同名端连接所述第一开关管和第二开关管的中间结点；所述第二线圈的同名端连接所述逆变器的中性点，非同名端连接所述第三开关管和第四开关管的中间结点；所述第一开关管至第四开关管在控制信号的控制下导通或断开，使得所述中性点的电压保持稳定。
[0007]优选地，所述第一开关管至第四开关管分别为绝缘栅双极型晶体管，所述第一二极管至第四二极管分别为所述第一开关管至第四开关管的体二极管；所述第一开关管的集电极连接正直流母线，第一开关管的发射极连接所述第二开关管的集电极，所述第二开关管的发射极连接负直流母线；所述第三开关管的集电极连接正直流母线，第三开关管的发射极连接所述第四开关管的集电极，所述第四开关管的发射极连接负直流母线。
[0008]优选地，上述的电压均衡电路，当正直流母线与中性点之间的电压大于第一预定值时，所述电压均衡电路处于第一模式，所述第一模式包括依次的第一模态至第四模态；在所述第一模态，第一开关管导通，第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第二模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第三模态，第三开关管导通，第一开关管、第二开关管和第四开关管断开；在所述第四模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；当正直流母线与中性点之间的电压小于第二预定值，所述电压均衡电路处于第二模式，所述第二模式包括依次的第五模态至第八模态；在所述第五模态，第二开关管导通，第一开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第六模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第七模态，第四开关管导通，第一开关管、第二开关管和第三开关管断开；在所述第八模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开。
[0009]优选地，所述第一预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半，所述第二预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半。
[0010]优选地，当正直流母线与中性点之间的电压小于第一预定值并且大于第二预定值，所述电压均衡电路处于第三模式，在所述第三模式，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开。
[0011]第二方面，本发明提出一种三相逆变器，包括:电压均衡电路，正直流母线、负直流母线、串联在所述正直流母线和负直流母线之间的第一电容和第二电容、用于产生第一相电压的第一逆变电路、用于产生第二相电压的第二逆变电路、用于产生第三相电压的第三逆变电路，所述电压均衡电路包括:第一开关管至第四开关管、第一二极管至第四二极管以及变压器；所述变压器包括第一线圈和第二线圈；所述变压器的变比为1:1;所述第一开关管和第二开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第三开关管和第四开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管至第四二极管分别与第一开关管至第四开关管反并联；所述第一线圈的非同名端连接所述第一电容和第二电容的中间结点，同名端连接所述第一开关管和第二开关管的中间结点；所述第二线圈的同名端连接所述第一电容和第二电容的中间结点，非同名端连接所述第三开关管和第四开关管的中间结点；所述第一开关管至第四开关管在控制信号的控制下导通或断开，使得所述第一电容和第二电容的中间节点的电压保持稳定。
[0012]优选地，所述第一开关管至第四开关管分别为绝缘栅双极型晶体管，所述第一二极管至第四二极管分别为所述第一开关管至第四开关管的体二极管；所述第一开关管的集电极连接正直流母线，第一开关管的发射极连接所述第二开关管的集电极，所述第二开关管的发射极连接负直流母线；所述第三开关管的集电极连接正直流母线，第三开关管的发射极连接所述第四开关管的集电极，所述第四开关管的发射极连接负直流母线。
[0013]优选地，上述的三相逆变器，所述正直流母线与所述第一电容和第二电容的中间节点之间的电压大于第一预定值时，所述电压均衡电路处于第一模式，所述第一模式包括依次的第一模态至第四模态；在所述第一模态，第一开关管导通，第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第二模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第三模态，第三开关管导通，第一开关管、第二开关管和第四开关管断开；在所述第四模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；所述正直流母线与所述第一电容和第二电容的中间节点之间的电压小于第二预定值时，所述电压均衡电路处于第二模式，所述第二模式包括依次的第五模态至第八模态；在所述第五模态，第二开关管导通，第一开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第六模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第七模态，第四开关管导通，第一开关管、第二开关管和第三开关管断开；在所述第八模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开。
[0014]优选地，所述第一预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半，所述第二预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半。
[0015]优选地，当正直流母线与中性点之间的电压小于第一预定值并且大于第二预定值，所述电压均衡电路处于第三模式，在所述第三模式，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开。
[0016]本发明的三相逆变器，能够抑制三相负载不平衡时，逆变器的中性点的电压波动，通过变压器原副边的变换能够很好的泄放剩磁，有效的抑制变压器的磁饱和，而且原副边的切换还能够使变压器接近满占空比运行，达到接近100 %。
【附图说明】
[0017]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0018]图1示出现有技术的分裂电容式的三相逆变器的电路拓扑；
[0019]图2示出参考设计的分裂电容式的三相逆变器的电路拓扑；
[0020]图3a_3d分别示出参考设计的分裂电容式的三相逆变器的第一模态的电流回路图、第二模态的电流回路图、第三模态的电流回路图、第四模态的电流回路图；
[0021]图4示出根据本发明的实施例的三相逆变器的电路拓扑；
[0022]图5a_5h分别不出根据本发明的实施例的电压均衡电路的第一模态至第八模态的电流回路图；
[0023]图6示出根据本发明的实