一种单级式升压型逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电机驱动电路，尤指一种新型的单级式升压型逆变器，可应用于 驱动电机负载。
【背景技术】
[0002] 在现有技术的电机驱动电路中，所利用的逆变器电路主要有以下两种方式：如图 1所示，第一种方式采用两级结构，前级采用boost电路提升直流电压，并且实现输入电源 侧的高功率因数和低谐波电流，这种方式两级电路分别控制输入和输出性能，实现输入输 出的解耦。
[0003] 如图2所示，另一种方式在直流侧采用小容值电容，直流电压随输入电压波动，输 出功率和转矩也随着输入电压波动，这种方式采用功率跟踪方式，使输出功率随输入电压 波动。
[0004] 第一种方式可以得到较好的输入输出效果，但采用两级结构，电路成本增加。第二 种方式逆变器输入输出性能受直流电容值影响。直流电容值越大，输入功率越低，输出调速 范围越宽，反之直流电容值越小，输入功率因数越低，输出调速范围越窄。
【发明内容】
[0005] 针对上述两种升压型逆变器的不足，本发明提出了一种由整流电路，π型电路和 逆变电路级联而成的单级式升压型逆变器，克服了现有技术中成本较高、输出效果不佳的 问题。
[0006] 在本发明中，输入整流电路将输入的交流电整流为直流脉动电压。π型电路既可 以作为直流滤波电路，又可以作为升压储能电路工作。逆变电路可以输出交流电压，供给电 机负载，又可以帮助η型电路的电感储能，实现升压。
[0007] 为达到上述目的，本发明提出了一种单级式升压型逆变器，包括：输入整流电路， 型电路和逆变电路；所述输入整流电路接入外部交流电，所述型电路连接所述输入整 流电路及所述逆变电路，所述逆变电路连接一外部负载；其中，所述η型电路包括：第一电 容、第二电容以及一电感；所述第一电容与第二电容相并联，所述电感连接在所述第一电容 与第二电容的并联回路上；所述第一电容与所述输入整流电路并联，所述第二电容与所述 逆变电路并联；所述输入整流电路用于将所述外部交流电整流为直流脉动电压；当所述直 流脉动电压高于所述外部负载正常工作所需的一电压限值时，所述η型电路用于直流滤 波，所述逆变电路逆变输出一交流电压至所述外部负载；当所述直流脉动电压低于所述外 部负载正常工作所需的电压限值时，调节所述逆变电路中部分或全部桥臂为直通状态，对 所述η型电路中电感进行充电，直通状态结束后，所述电感生成感应电压并与所述直流脉 动电压叠加后输出至所述逆变电路，所述逆变电路逆变输出一交流电压至所述外部负载。
[0008] 本发明的单级式升压型逆变器采用单级式电路实现直流升压和输入功率因数调 节，在整流电路与逆变电路之间的直流电路中采用η型电路，既实现直流滤波功能，又实 现直流升压功能；逆变电路的控制策略在电压空间矢量控制方法上还增加了直通电压矢量 的控制，协助直流侧η型滤波电路中的电感储能，使直流电压升压。通过本发明的单级式 升压型逆变器不但降低了电路成本，还实现了输入端的高功率因数和低谐波电流含量，同 时使电机负载具有较宽的调速范围，达到较佳的输出效果。
【附图说明】
[0009] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0010] 图1为现有技术中的一种逆变器的电路图。
[0011] 图2为现有技术中的另一种逆变器的电路图。
[0012] 图3为本发明一实施例的单级式升压型逆变器的电路图。
[0013] 图4为本发明一实施例的电路中电压变化的示意图。
[0014] 图5为本发明一具体实施例的模式I某一时刻的电路工作状态图。
[0015] 图6为本发明一具体实施例的模式I中某一逆变桥臂驱动信号的示意图。
[0016] 图7为本发明一具体实施例的模式II中充电时某一时刻的电路工作状态图。
[0017] 图8为本发明一具体实施例的模式II中某一逆变桥臂驱动信号的示意图。
[0018] 图9为本发明一具体实施例的电路中交流输入电压与电流的波形示意图。
【具体实施方式】
[0019] 以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所 采取的技术手段。
[0020] 图3为本发明一实施例的单级式升压型逆变器的电路图。如图3所示，该电路包 括：输入整流电路1，η型电路2和逆变电路3 ;输入整流电路1接入外部交流电4, π型电 路2连接输入整流电路1及逆变电路3,逆变电路3连接一外部负载5 ;其中，
[0021] π型电路2包括：第一电容C1、第二电容C2以及一电感Ld。；第一电容Cl与第二 电容C2相并联，电感L d。连接在第一电容Cl与第二电容C2的并联回路上；
[0022] 第一电容Cl与输入整流电路1并联，第二电容C2与逆变电路3并联。
[0023] 其中，输入整流电路1用于将外部交流电4整流为直流脉动电压；逆变电路3用于 将直流输入端的电压逆变输出给外部负载5。
[0024] 在本实施例中，逆变电路3可以是三相逆变电路、全桥逆变电路、半桥逆变电路、 四桥臂逆变电路、多相逆变电路的其中之一。外部交流电4可为220V交流电。外部负载5 可为电机负载。
[0025] 再结合图4所示，图4为本发明一实施例的电路中电压变化的示意图。
[0026] 在图4中包括：输入整流电路1整流后的直流脉动电压U_、逆变电路直流输入端 的电压U d。和直流门槛电压Uth的波形。其中，直流门槛电压Uth是保证逆变电路3正常输出 的最小电压。如果逆变电路直流输入端的电压U d。小于直流门槛电压Uth，则逆变电路将无 法正常输出足够的交流电压驱动电机负载，电机负载无法正常运行；因此，就需要对逆变电 路直流输入端的电压U d。进行升压，以保证逆变器电路正常工作。
[0027] 在本实施例中，影响逆变电路直流输入端的电压Ud。变化的主要是直流脉动电压 Ura。，所以根据直流脉动电压与直流门槛电压Uth的大小关系，对电路的工作模式可划分 为两种：
[0028] 1、当直流脉动电压高于直流门槛电压Uth时，电路处于模式I ;
[0029] 在模式I中，输入整流电路1中的二极管互补导通，整流后的直流脉动电压通 过η型电路2滤除高次谐波后，供给逆变电路3,逆变电路3输出一交流电驱动外部负载 5。在此模式下，逆变电路3中的开关管工作在互补状态，即每个逆变桥臂最多有一个开关 管导通。
[0030] 2、当直流脉动电压低于直流门槛电压Uth时，电路处于模式II。
[0031] 在模式II中，输入整流电路1中的二极管互补导通，整流后的直流脉动电压低 于直流门槛电压U th，无法保证逆变电路3的正常输出。因此在逆变电路3的工作状态中加 入直通工作状态，既为电感储能，又使输入电流连续。直通状态结束后，直流电感中的能量 释放，维持电感电流恒定，使逆变电路直流输入端的电压U d。升高（如图4中模式II部分所 示）。升高后的仏。高于门槛电压Uth，保证逆变电路的正常输出。其中，在直通工作时，逆变 电路至少有一个桥臂的全部开关管导通。
[0032] 为了对上述两种模式进行更为清楚的解释，下面结合图5至图8,通过多个具体实 施例来对本发明单级式升压型逆变器的两种工作模式进行说明。
[0033] 图5为本发明一具体实施例的模式I某一时刻的电路工作状态图。如图5所7K， 二极管D1、D4导通，将输入交流电整流成直流电。π型电路3滤除电路中高次谐波，供给逆 变电路直流输入端，因此逆变电路直流输入端的电压U d。与直流脉动电压Ura。近似相等（如 图4中模式I部分所示）。
[0034] 在本具体实施例中，逆变电路3的开关管Q1、Q4、Q6导通。每个桥臂互补导通，其 中Q1、Q2的驱动信号如图6所示，在Q1、Q2驱动信号中插入死区状态，防止开关切换状态造 成桥臂直通短路。
[0035] 图7为本发明一具体实施例的模式II中充电时某一时刻的电路工作状态图。如 图7所示，二极管D1、D4导通，将输入交流电整流成直流电。逆变电路3的开关管Q1、Q2导 通，JT型电路中的电感储能，电感i d。电流表达式为：
[0037] 其中，Id。为所述电感的电流；
[0038] Ld。为所述电感的电感；
[0039] Ur