专利名称：一种单相逆变器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种单相逆变器。
背景技术：
单相非隔离型并网逆变器，其漏电流是其非常重要的指标，常用的方法有加入共模滤波器和采用新拓扑结构的方法。但共模滤波器会增加设备的体积和重量。采用新的拓扑目前有Heric，H6等多个拓扑。申请号为200920108583. 4的中国实用新型专利公开了采用H6拓扑结构的单相非隔离型并网逆变器。具体参见图1所示的H6拓扑结构。该专利单相非隔离型并网逆变器采用的H6拓扑结构中使用外加的二极管D7、D8 分别对电感L1、L2进行续流。由于增加了外加的二极管，使得半导体器件增多，造成体积较大，损耗较多，效率较低。另外，该专利只给出了单位功率因数的调制策略，对于需求无功功率的应用场合本领域技术人员无法实现调制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单相逆变器，使用的半导体数目较少，损耗较小，提高了转换效率，降低了成本；而且进一步提供了单相逆变器应用于单位功率因数的调制策略和/或无功功率场合的调制策略。本发明提供一种单相逆变器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；直流电源的正端通过依次串联的第一开关管、第三开关管、第五开关管连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管、第六开关管连接直流电源的负端；第四开关管的第一端与第二开关管的第二端相连，第四开关管的第二端与第一开关管的第二端相连；第三开关管的第二端和第二开关管的第二端之间连接有交流负载；所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，第三开关管反向并联第三二极管，且第四开关管反向并联第四二极管。优选地，所述单相逆变器还包括第一电感、第二电感和第二电容；所述第三开关管的第二端通过依次串联的第一电感、第二电容和第二电感连接所述第二开关管的第二端。优选地，所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，对应的四个工作模态分别为第一工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第一开关管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感-第六开关管至直流电源负母线；
第二工作模态第三开关管导通，其余开关管均截止；电流经第四二极管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感至第四二极管；第三工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第二开关管-第二电感-电网VG-第一电感-第五开关管至直流电源负母线；第四工作模态第四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管。优选地，所述第一、六开关管的导通时序信号由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管导通，反之截止；所述第二、五开关管的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较， 所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管导通，反之截止；所述第三开关管的导通时序信号，在所述正弦波正半周期时第三开关管导通，在所述正弦波负半周期时第三开关管截止；所述第四开关管的导通时序信号，在所述正弦波负半周期时第四开关管导通，在所述正弦波正半周期时第四开关管截止。本发明还提供一种单相逆变器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；直流电源的正端通过依次串联的第一开关管、第三开关管、第五开关管连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管、第六开关管连接直流电源的负端；第四开关管的第一端与第二开关管的第二端相连，第四开关管的第二端与第一开关管的第二端相连；第三开关管的第二端和第二开关管的第二端之间连接有交流负载；所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合和/或需求无功功率的场合时，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管分别反向并联第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四极管、第五二极管和第六二极管。优选地，所述单相逆变器还包括第一电感、第二电感和第二电容；所述第三开关管的输出端通过依次串联的第一电感、第二电容和第二电感连接所述第二开关管的输出端。优选地，所述单相逆变器应用于需求无功功率的场合时，对应的六个工作模态分别为第一工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第一开关管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感-第六开关管至直流电源负母线；第二工作模态第三、四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第四二极管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感至第四二极管；或，电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管；第三工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第二开关管-第二电感-电网VG-第一电感-第五开关管至直流电源负母线；第四工作模态第三、四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管；或，电流经第四二极管-第三开关
6管-第一电感-电网VG-第二电感至第三开关管；第五工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源负母线-第六二极管-第二电感-电网VG-第一电感-第三二极管-第一二极管至直流电源正母线；第六工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源负母线-第五二极管-第一电感-电网VG-第二电感-第二二极管至直流电源正母线。优选地，所述第一、六开关管的导通时序信号由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管导通，反之截止；所述第二、五开关管的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较， 所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管导通，反之截止；所述第三开关管的导通时序信号，由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波小于所述三角波时第三开关管导通，反之截止；所述第四开关管的导通时序信号，由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波小于三角波时所述第四开关管导通，反之截止。优选地，所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，对应的四个工作模态分别为第一工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第一开关管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感-第六开关管至直流电源负母线；第二工作模态第三开关管导通，其余开关管均截止；电流经第四二极管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感至第四二极管；第三工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第二开关管-第二电感-电网VG-第一电感-第五开关管至直流电源负母线；第四工作模态第四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管。优选地，所述第一、六开关管的导通时序信号由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管导通，反之截止；所述第二、五开关管的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较， 所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管导通，反之截止；所述第三开关管的导通时序信号，在所述正弦波正半周期时第三开关管导通，在所述正弦波负半周期时第三开关管截止；或者，所述第三开关管的导通时序信号，由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波小于所述三角波时第三开关管导通，反之截止；所述第四开关管的导通时序信号，在所述正弦波负半周期时第四开关管导通，在所述正弦波正半周期时第四开关管截止；或者，所述第四开关管的导通时序信号，由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波小于三角波时所述第四开关管导通，反之截止。与现有技术相比，本发明具有以下优点 本发明实施例所述单相逆变器包括六个开关管；直流电源的正端通过依次串联的第一开关管、第三开关管、第五开关管连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管、第六开关管连接直流电源的负端；且第四开关管的第一端与第二开关管的第二端相连，第四开关管的第二端与第一开关管的第二端相连；第三开关管的第二端和第二开关管的第二端之间连接有电网；改变了现有单相逆变器的电路结构。而且在本发明实施例所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，第三开关管和第四开关管分别反向并联第三二极管和第四二极管通过第三开关管和第四开关管反向并联第三二极管和第四二极管取代现有技术中的外置二极管，同样满足第一、二电感的续流，节约了制造成本。进一步，本发明实施例所述单相逆变器的每个开关管均反向并联一个二极管，这样本发明实施例所述单相逆变器就可以满足单位功率因数场合和需求无功功率场合下的两种调制策略，而且采用需求无功功率的调制策略时，即使所述单相逆变器当前工作于单位功率因数状态，也不需要进行需求无功功率的调制策略向单位功率因数的调制策略切换。
图1是现有技术中采用H6拓扑结构的单相非隔离型并网逆变器拓扑图；图加是为本发明第一实施例所述单相逆变器拓扑图；图2b是为本发明第二实施例所述单相逆变器拓扑图；图3是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第一工作模态对应的拓扑图；图4是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第二工作模态对应的拓扑图；图5是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第三工作模态对应的拓扑图；图6是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第四工作模态对应的拓扑图；图7是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第一工作模态对应的拓扑图；图8是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第二工作模态对应的拓扑图；图9是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第三工作模态对应的拓扑图；图10是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第四工作模态对应的拓扑图；图11是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第五工作模态对应的拓扑图；图12是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第六工作模态对应的拓扑图；图13是本发明第一、二实施例所述单相逆变器应用于单位功率因数场合下的六个开关管的导通时序图；图14是本发明第二实施例所述单相逆变器应用于需求无功功率场合下的六个开关管的导通时序图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。参见图2a，该图为本发明第一实施例所述单相逆变器拓扑图。本发明第一实施例所述单相逆变器，包括第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5和第六开关管T6。直流电源的正端(直流电源正母线)通过第一电容Cl连接直流电源的负端(直流电源负母线)。直流电源的正端通过依次串联的第一开关管Tl、第三开关管T3、第五开关管T5连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管T2、第六开关管T6连接直流电源的负端。第四开关管T4的第一端与第二开关管T2的第二端相连，第四开关管T4的第二端与第一开关管Tl的第二端相连。第三开关管T3的第二端(第五开关管T5的第一端)和第二开关管T2的第二端 (第六开关管T6的第一端)之间连接交流负载。所述交流负载可以为电网。本发明第一实施例所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，第三开关管T3 反向并联第三二极管D3，且第四开关管T4反向并联第四二极管D4。第三二极管D3、第四二极管D4可以分别是第三开关管T3、第四开关管T4内置的二极管。所述第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5 和第六开关管T6均可以为IGBT管，所述第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5和第六开关管T6的第一端为集电极，第二端为发射极。所述第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5 和第六开关管T6还可以均为MOSFET等半导体器件。本发明实施例所述单相逆变器的滤波电路具体可以采用LC型滤波器，还可以采用L型或LCL型滤波器作为滤波电路。参见图加，本发明第一实施例所述单相逆变器具体可以包括第一电感Ll、第二电感L2和第二电容C作为滤波电路。所述第三开关管T3的第二端通过依次串联的第一电感Ll、第二电容C和第二电感 L2连接所述第二开关管T2的第二端(或，第六开关管T6的第一端)。参见图3至图6，图3是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第一工作模态对应的拓扑图；图4是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第二工作模态对应的拓扑图；图5 是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第三工作模态对应的拓扑图；图6是本发明第一实施例所述单相逆变器处于第四工作模态对应的拓扑图。本发明第一实施例所述单相逆变器只能应用于单位功率因数的场合时调制策略， 对应的四个工作模态分别为第一工作模态，电流回路参见图3 第一、三、六开关管T1、T3、T6导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源正母线-第一开关管Tl-第三开关管Τ3-第一电感 Ll-电网VG-第二电感L2-第六开关管Τ6至直流电源负母线。第二工作模态，电流回路参见图4(第一、二电感L1、L2正向续流)第三开关管T3 导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经第四二极管D4-第三开关管T3-第一电感 Ll-电网VG-第二电感L2至第四二极管D4。第三工作模态，电流回路参见图5 第二、四、五开关管T2、T4、T5导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源正母线-第二开关管Τ2-第二电感L2-电网VG-第一电感Ll-第五开关管Τ5至直流电源负母线。第四工作模态，电流回路参见图6(第一、二电感L1、L2负向续流)第四开关管T4 导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经第三二极管D3-第四开关管T4-第二电感
9L2-电网VG-第一电感Ll至第三二极管D3。参见图13，该图为本发明第一、二实施例所述单相逆变器应用于单位功率因数场合下的六个开关管的导通时序图。本发明第一实施例所述单相逆变器应用于单位功率因数场合下(电压为正时电流为正，电压为负时电流为负)调制策略六个开关管的导通时序所述第一、六开关管Tl、T6的导通时序信号由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管Tl、T6导通，反之截止。所述第二、五开关管T2、T5的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管T2、T5导通，反之截止。所述第三开关管T3的导通时序信号，在所述正弦波正半周期时第三开关管T3导通，在所述正弦波负半周期时第三开关管T3截止。所述第四开关管T4的导通时序信号，在所述正弦波负半周期时第四开关管T4导通，在所述正弦波正半周期时第四开关管T4截止。本发明第一实施例所述单相逆变器包括六个开关管；直流电源的正端通过依次串联的第一开关管Tl、第三开关管T3、第五开关管T5连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管T2、第六开关管T6连接直流电源的负端；且第四开关管T4的第一端与第二开关管T2的第二端相连，第四开关管T4的第二端与第一开关管Tl的第二端相连；第三开关管T3的第二端和第二开关管T2的第二端之间连接有电网VG ；改变了现有单相逆变器的电路结构。而且在本发明第一实施例所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，第三开关管T3和第四开关管T4分别反向并联第三二极管D3和第四二极管D4。通过第三开关管T3和第四开关管T4反向并联第三二极管D3和第四二极管D4取代现有技术中的外置二极管，同样满足第一、二电感Ll、L2的续流，节约了制造成本。参见图2b，该图为本发明第二实施例所述单相逆变器拓扑图。本发明第二实施例所述单相逆变器与第一实施例的区别在于，每个开关管分别反向并联一个二极管。具体地，第一开关管Tl反向并联第一二极管Dl;，第二开关管T2反向并联第二二极管D2 ；第三开关管T3反向并联第三二极管D3 ；第四开关管T4反向并联第四二极管D4 ；第五开关管T5反向并联第五二极管D5 ；第六开关管T6反向并联第六二极管 D6。上述二极管可以分别是对应开关管的内置二极管。同样，所述第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5和第六开关管T6均可以为IGBT管，所述第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管 T3、第四开关管T4、第五开关管T5和第六开关管T6的第一端为集电极，第二端为发射极。所述第一开关管Tl、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5 和第六开关管T6还可以均为MOSFET等半导体器件。本发明第二实施例所述单相逆变器还包括第一电感Li、第二电感L2和第二电容 C0所述第三开关管T3的第二端通过依次串联的第一电感Ll、第二电容C和第二电感 L2连接所述第二开关管T2的第二端。本发明第二实施例所述单相逆变器不仅可以应用于单位功率因数的场合，还可以应用于需求无功功率的场合。
参见图7至图12，图7是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第一工作模态对应的拓扑图；图8是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第二工作模态对应的拓扑图； 图9是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第三工作模态对应的拓扑图；图10是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第四工作模态对应的拓扑图；图11是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第五工作模态对应的拓扑图；图12是本发明第二实施例所述单相逆变器处于第六工作模态对应的拓扑图。本发明第二实施例所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合的调制策略时，电流回路参见图7至图12所示，对应的四个工作模态第一工作模态，电流回路参见图7 第一、三、六开关管T1、T3、T6导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源正母线-第一开关管Tl-第三开关管Τ3-第一电感 Ll-电网VG-第二电感L2-第六开关管Τ6至直流电源负母线。第二工作模态，电流回路参见图8 (第一、二电感Li、L2正向续流)第三开关管 Τ3导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经第四二极管D4-第三开关管Τ3-第一电感Ll-电网VG-第二电感L2至第四二极管D4。第三工作模态，电流回路参见图9 第二、四、五开关管Τ2、Τ4、Τ5导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源正母线-第二开关管Τ2-第二电感L2-电网VG-第一电感Ll-第五开关管Τ5至直流电源负母线。第四工作模态，电流回路参见图10:(第一、二电感L1、L2负向续流)第四开关管 T4导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经第三二极管D3-第四开关管T4-第二电感L2-电网VG-第一电感Ll至第三二极管D3。本发明第二实施例所述单相逆变器应用于需求无功功率的场合时，电流回路参见图7至图12所示。本发明第二实施例所述单相逆变器应用于需求无功功率的场合时的调制策略，对应的六个工作模态分别为第一工作模态，电流回路参见图7 第一、三、六开关管T1、T3、T6导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源正母线-第一开关管Tl-第三开关管Τ3-第一电感 Ll-电网VG-第二电感L2-第六开关管Τ6至直流电源负母线。第二工作模态，电流回路参见图8 (第一、二电感Li、L2正向或负向续流)第三开关管Τ3和第四开关管Τ4导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经第四二极管 D2-第三开关管Τ3-第一电感Ll-电网VG-第二电感L2至第三开关管Τ3 ；或者电流的路径为电流经第四开关管Τ4-第二电感L2-电网VG-第一电感Ll-第三二极管D3至第四开关管Τ4。这时由于在需求无功功率场合下，调制后的实际电压U为正时，实际电流i可能为正也可能为负，因此需要保证上述两个电流路径均可以导通，即第三开关管T3和第四开关管T4同时保持导通状态。第三工作模态，电流回路参见图9 第二、四、五开关管T2、T4、T5导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源正母线-第二开关管Τ2-第二电感L2-电网VG-第一电感Ll-第五开关管Τ5至直流电源负母线。第四工作模态，电流回路参见图10:(第一、二电感Li、L2负向或正向续流)第三开关管T3和第四开关管T4导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经第四开关管 T4-第二电感L2-电网VG-第一电感Ll-第三二极管D3至第四开关管T4 ；或者电流的路径为电流经第四二极管D2-第三开关管T3-第一电感Ll-电网VG-第二电感L2至第三开关管T3。第五工作模态，电流回路参见图11 第一、三、六开关管Tl、T3、T6导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源负母线-第六二极管D6-第二电感L2-电网 VG-第一电感Ll-第三二极管D3-第一二极管Dl至直流电源正母线。第六工作模态，电流回路参见图12 第二、四、五开关管T2、T4、T5导通，其余开关管均截止；电流的路径为电流经直流电源负母线-第五二极管D5-第一电感Ll-电网 VG-第二电感L2-第二二极管D2至直流电源正母线。由于需求无功功率场合的上述六个工作模态的存在，因此每个开关管均需要反向并联有一个二极管，以提供上述电流通道。参见图14，该图是本发明第二实施例所述单相逆变器应用于需求无功功率场合下的六个开关管的导通时序图。本发明第二实施例所述单相逆变器应用于需求无功功率的场合(电压为正时电流可能为正也可能为负，电压为负时电流可能为正也可能为负)调制策略对应六个开关管的导通时序所述第一、六开关管Tl、T6的导通时序信号由正弦波(即图10中的电压u调制波)和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管Tl、T6导通， 反之截止。所述第二、五开关管T2、T5的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管T2、T5导通，反之截止。所述第三开关管T3的导通时序信号，由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波小于所述三角波时第三开关管导通，反之截止。所述第四开关管T4的导通时序信号，由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波小于三角波时所述第四开关管导通，反之截止。本发明第二实施例所述单相逆变器的每个开关管均反向并联一个二极管，这样本发明第二实施例所述单相逆变器就可以满足单位功率因数场合和需求无功功率场合下的两种调制策略。并且当采用需求无功功率的调制策略时，即使所述单相逆变器当前工作于单位功率因数状态，也不需要进行需求无功功率的调制策略向单位功率因数的调制策略切换。当采用需求无功功率的调制策略时，所述单相逆变器当前工作于单位功率因数状态，可以使用图13所示的调制策略(具体调制策略参见前文所述)，也可以继续用图14所示的无功功率的调制策略。参见图14，具体说明如下所述第一、六开关管Tl、T6的导通时序信号由所述正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管T1、T6导通，反之截止；所述第二、五开关管Τ2、Τ5的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管Τ2、Τ5导通，反之截止；
所述第三开关管T3的导通时序信号，由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波小于所述三角波时第三开关管T3导通，反之截止；所述第四开关管T4的导通时序信号，由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波小于三角波时所述第四开关管T4导通，反之截止。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种单相逆变器，其特征在于，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；直流电源的正端通过依次串联的第一开关管、第三开关管、第五开关管连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管、第六开关管连接直流电源的负端； 第四开关管的第一端与第二开关管的第二端相连，第四开关管的第二端与第一开关管的第二端相连；第三开关管的第二端和第二开关管的第二端之间连接有交流负载；所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，第三开关管反向并联第三二极管，且第四开关管反向并联第四二极管。
2.根据权利要求1所述的单相逆变器，其特征在于，所述单相逆变器还包括第一电感、 第二电感和第二电容；所述第三开关管的第二端通过依次串联的第一电感、第二电容和第二电感连接所述第二开关管的第二端。
3.根据权利要求1或2所述的单相逆变器，其特征在于，所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，对应的四个工作模态分别为第一工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第一开关管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感-第六开关管至直流电源负母线；第二工作模态第三开关管导通，其余开关管均截止；电流经第四二极管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感至第四二极管；第三工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第二开关管-第二电感-电网VG-第一电感-第五开关管至直流电源负母线；第四工作模态第四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管。
4.根据权利要求3所述的单相逆变器，其特征在于，所述第一、六开关管的导通时序信号由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管导通， 反之截止；所述第二、五开关管的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管导通，反之截止；所述第三开关管的导通时序信号，在所述正弦波正半周期时第三开关管导通，在所述正弦波负半周期时第三开关管截止；所述第四开关管的导通时序信号，在所述正弦波负半周期时第四开关管导通，在所述正弦波正半周期时第四开关管截止。
5.一种单相逆变器，其特征在于，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；直流电源的正端通过依次串联的第一开关管、第三开关管、第五开关管连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管、第六开关管连接直流电源的负端； 第四开关管的第一端与第二开关管的第二端相连，第四开关管的第二端与第一开关管的第二端相连；第三开关管的第二端和第二开关管的第二端之间连接有交流负载；所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合和/或需求无功功率的场合时，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管分别反向并联第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四极管、第五二极管和第六二极管。
6.根据权利要求5所述的单相逆变器，其特征在于，所述单相逆变器还包括第一电感、 第二电感和第二电容；所述第三开关管的输出端通过依次串联的第一电感、第二电容和第二电感连接所述第二开关管的输出端。
7.根据权利要求5或6所述的单相逆变器，其特征在于，所述单相逆变器应用于需求无功功率的场合时，对应的六个工作模态分别为第一工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第一开关管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感-第六开关管至直流电源负母线；第二工作模态第三、四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第四二极管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感至第四二极管；或，电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管；第三工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第二开关管-第二电感-电网VG-第一电感-第五开关管至直流电源负母线；第四工作模态第三、四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管；或，电流经第四二极管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感至第三开关管；第五工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源负母线-第六二极管-第二电感-电网VG-第一电感-第三二极管-第一二极管至直流电源正母线；第六工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源负母线-第五二极管-第一电感-电网VG-第二电感-第二二极管至直流电源正母线。
8.根据权利要求7所述的单相逆变器，其特征在于，所述第一、六开关管的导通时序信号由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管导通， 反之截止；所述第二、五开关管的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管导通，反之截止；所述第三开关管的导通时序信号，由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波小于所述三角波时第三开关管导通，反之截止；所述第四开关管的导通时序信号，由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波小于三角波时所述第四开关管导通，反之截止。
9.根据权利要求5或6所述的单相逆变器，其特征在于，所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，对应的四个工作模态分别为第一工作模态第一、三、六开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第一开关管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感-第六开关管至直流电源负母线；第二工作模态第三开关管导通，其余开关管均截止；电流经第四二极管-第三开关管-第一电感-电网VG-第二电感至第四二极管；第三工作模态第二、四、五开关管导通，其余开关管均截止；电流经直流电源正母线-第二开关管-第二电感-电网VG-第一电感-第五开关管至直流电源负母线；第四工作模态第四开关管导通，其余开关管均截止；电流经第三二极管-第四开关管-第二电感-电网VG-第一电感至第三二极管。
10.根据权利要求9所述的单相逆变器，其特征在于，所述第一、六开关管的导通时序信号由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波大于三角波时所述第一、六开关管导通，反之截止；所述第二、五开关管的导通时序由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波大于所述三角波时第二、五开关管导通，反之截止；所述第三开关管的导通时序信号，在所述正弦波正半周期时第三开关管导通，在所述正弦波负半周期时第三开关管截止；或者，所述第三开关管的导通时序信号，由所述正弦波的反向波与所述三角波进行比较，所述正弦波的反向波小于所述三角波时第三开关管导通，反之截止；所述第四开关管的导通时序信号，在所述正弦波负半周期时第四开关管导通，在所述正弦波正半周期时第四开关管截止；或者，所述第四开关管的导通时序信号，由正弦波和三角波进行比较产生，在所述正弦波小于三角波时所述第四开关管导通，反之截止。
全文摘要
一种单相逆变器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；直流电源的正端通过依次串联的第一开关管、第三开关管、第五开关管连接直流电源的负端；直流电源的正端通过依次串联的第二开关管、第六开关管连接直流电源的负端；第四开关管的第一端与第二开关管的第二端相连，第四开关管的第二端与第一开关管的第二端相连；第三开关管的第二端和第二开关管的第二端之间连接有交流负载；所述单相逆变器应用于单位功率因数的场合时，第三开关管反向并联第三二极管，且第四开关管反向并联第四二极管。本发明要解决的技术问题是提供一种单相逆变器，使用的半导体数目较少，损耗较小，效率较高，成本低。
文档编号H02M7/537GK102427311SQ20111032781
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者岳秀梅, 汪洪亮, 胡兵 申请人:阳光电源股份有限公司