一种逆变器及其直流母线电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种逆变器及其直流母线电路，所述直流母线电路包括：均压电路以及电压采样后置电路；所述均压电路用于使得直流负母线以及直流正母线的电压相同；所述均压电路为电压采样前置电路，与所述电压采样后置电路构成电压采样电路，所述电压采样电路用于采集直流负母线电压或直流总母线电压。所述电压采用电路复用所述均压电路，使得所述均压电路同时用于均压功能以及电压采样功能，提高了电路元件的利用率，提高了集成度，简化了电路结构，进而降低了成本以及电路的体积。
【专利说明】一种逆变器及其直流母线电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及逆变器【技术领域】，更具体的说，涉及一种逆变器及其直流母线电路。
【背景技术】
[0002] 在能源危机日益严重的今天，可再生新能源发电成为当今供电领域发展的一个主 要课题。新能源供电，如风能发电以及太阳能发电等，需要采用逆变器将直流电转换为和供 电电网电压同频、同相的交流电，从而实现既能向负载供电，又能向供电电网输送电能的系 统。
[0003] 目前，目前三电平（又称中点钳位式）逆变器均使用正负直流母线分别并联相同 电阻来实现母线均压并做放电用，直流母线采样采用分别采样负母线电压和总母线电压， 然后算出正母线电压的方式。为实现均压功能以及电压采样功能，现有技术一般是单独设 置均压电路以及电压采样电路，导致直流母线电路体积较大，成本较高。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种逆变器及其直流母线电路，降低了直流母 线电路的体积以及成本。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种逆变器的直流母线电路，该直流母线电路 包括：
[0006] 均压电路以及电压采样后置电路；
[0007] 所述均压电路用于使得直流负母线以及直流正母线的电压相同；
[0008] 所述均压电路为电压采样前置电路，与所述电压采样后置电路构成电压采样电 路，所述电压采样电路用于采集直流负母线电压或直流总母线电压。
[0009] 优选的，在上述直流母线电路中，所述均压电路包括：第一电容、第二电容、第一电 阻、第二电阻以及第四电阻；
[0010] 所述第一电容的第一极板与所述直流正母线连接；
[0011] 所述第二电容与所述第一电容相同，且其第一极板与所述直流负母线连接，其第 二极板与所述第一电容的第二极板连接；
[0012] 所述第一电阻与所述第一电容并联；
[0013] 所述第二电阻与所述第四电阻串联后与所述第二电容并联，所述第四电阻的一端 与所述直流负母线连接，其另一端通过所述第二电阻与所述第一电容的第二极板以及第二 电容的第二极板之间的公共节点连接；
[0014] 其中，所述第二电阻与所述第四电阻之和等于所述第一电阻。
[0015] 优选的，在上述直流母线电路中，所述均压电路还包括：与所述第四电阻并联的第 三电容。
[0016] 优选的，在上述直流母线电路中，所述电压采样后置电路包括：第三电阻、第五电 阻、第六电阻、放大器以及钳位电路；
[0017] 所述放大器的正向输入端连接所述第二电阻与所述第四电阻的公共节点，其负相 输入端通过所述第三电阻与所述直流负母线连接；
[0018] 所述第五电阻的一端连接所述负相输入端，另一端连接所述放大器的输出端；
[0019] 所述第六电阻的第一端连接所述输出端，其第二端为电压采集端口；
[0020] 所述钳位电路包括：第一二极管以及第二二极管，其中，所述第一二极管的正极连 接所述第二端，其负极连接参考电压；所述第二二极管的正极连接所述直流负母线，其负极 连接所述第二端。
[0021 ] 优选的，在上述直流母线电路中，所述第三电阻与所述第二电阻相同，所述第四电 阻与所述第五电阻相同，通过所述电压采集端口采集所述直流负母线电压。
[0022] 优选的，在上述直流母线电路中，所述第三电阻等于所述第一电阻与所述第二电 阻之和，所述第四电阻与所述第五电阻相同，通过所述电压采集端口采集所述直流总母线 电压。
[0023] 优选的，在上述直流母线电路中，所述电压采样后置电路还包括：第四电容以及第 五电容；
[0024] 其中，所述第四电容与所述第五电阻并联，所述第五电容的一个极板与所述第二 端连接，另一个极板与所述直流负母线连接。
[0025] 优选的，在上述直流母线电路中，所述均压电路包括：第一电容、第二电容、第一电 阻、第二电阻以及第三电阻；
[0026] 所述第一电容的第一极板与所述直流正母线连接；
[0027] 所述第二电容与所述第一电容相同，且其第一极板与所述直流负母线连接，其第 二极板与所述第一电容的第二极板连接；
[0028] 所述第一电阻与所述第一电容并联；
[0029] 所述第二电阻与所述第三电阻串联后与所述第二电容并联；
[0030] 其中，所述第一电阻等于所述第二电阻与所述第三电阻之和。
[0031] 优选的，在上述直流母线电路中，所述电压采样后置电路包括：第四电阻、第五电 阻，放大器以及钳位电路；
[0032] 所述第四电阻的一端连接所述第二电阻与所述第三电阻的公共节点，其另一端连 接所述放大器的正相输入端；
[0033] 所述放大器的负相输入端连接其输出端；
[0034] 所述第五电阻的第一端连接所述输出端，其第二端为电压采集端口；
[0035] 所述钳位电路包括：第一二极管以及第二二极管，其中，所述第一二极管的正极连 接所述第二端，其负极连接参考电压；所述第二二极管的正极连接所述直流负母线，其负极 连接所述第二端。
[0036] 优选的，在上述直流母线电路中，所述电压采样后置电路还包括：第三电容以及第 四电容；
[0037] 其中，所述第三电容一个极板连接所述正相输入端，另一个极板连接所述直流负 母线；所述第四电容的一个极板连接所述电压采集端口，另一个极板连接所述直流负母线。
[0038] 本发明还提供了一种逆变器，所述逆变器包括上述任一项所述的直流母线电路。
[0039] 通过上述描述可知，本发明技术方案提供的直流母线电路包括：均压电路以及电 压采样后置电路；所述均压电路用于使得直流负母线以及直流正母线的电压相同；所述均 压电路为电压采样前置电路，与所述电压采样后置电路构成电压采样电路，所述电压采样 电路用于采集直流负母线电压或直流总母线电压。所述电压采用电路复用所述均压电路， 使得所述均压电路同时用于均压功能以及电压采样功能，提高了电路元件的利用率，提高 了集成度，简化了电路结构，进而降低了成本以及电路的体积。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0041] 图1为本申请实施例提供的一种逆变器的直流母线电路的电路图；
[0042] 图2为本申请实施例提供的另一种逆变器的直流母线电路的电路图。
【具体实施方式】
[0043] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044] 为了实现直流母线电路的均压功能以及电压采样功能，可以分别设置均压电力以 及电压采样电路。但是，这样会导致电路结构复杂，采用的电子元件较多，使得电路制作成 本较高，且需要采用较大的PCB板，使得电路体积较大，进一步增加制作成本。
[0045] 为了解决上述问题，发明人发现，可以采用电路复用的方式，使得均压电路不仅用 于实现均压功能，同时还作为电压采样电路的元件用于电压采集，这样，可以简化直流母线 电路的电路结构，提高其集成度，降低电子元件的使用，进而降低成本以及体积。
[0046] 为实现上述目的，本申请实施例提供了一种逆变器的直流母线电路，该直流母线 电路包括：
[0047] 均压电路以及电压采样后置电路；
[0048] 所述均压电路用于使得直流负母线以及直流正母线的电压相同；
[0049] 所述均压电路为电压采样前置电路，与所述电压采样后置电路构成电压采样电 路，所述电压采样电路用于采集直流负母线电压或直流总母线电压。
[0050] 在所述直流母线电路中，所述电压采用电路复用所述均压电路，使得所述均压电 路同时用于均压功能以及电压采样功能，提高了电路元件的利用率，提高了集成度，简化了 电路结构，进而降低了成本以及电路的体积。
[0051] 所述直流母线电路的实现方式可以如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种 逆变器的直流母线电路的电路图。
[0052] 所述均压电路包括：第一电容C11、第二电容C12、第一电阻R11、第二电阻R12以 及第四电阻R14。
[0053] 所述第一电容C11的第一极板与所述直流正母线PV+/P连接。
[0054] 所述第二电容C12与所述第一电容相同C11，即C12 = C11，且其第一极板与所述 直流负母线PV-/N连接，其第二极板与所述第一电容C11的第二极板连接。
[0055] 所述第一电阻R11与所述第一电容C11并联；
[0056] 所述第二电阻R12与所述第四电阻R14串联后与所述第二电容并联C12,所述第四 电阻R14的一端与所述直流负母线PV-/N连接，其另一端通过所述第二电阻R12与所述第 一电容C11的第二极板以及第二电容C12的第二极板之间的公共节点Ml连接；
[0057] 其中，所述第二电阻R12与所述第四电阻R14之和等于所述第一电阻R11，即R11 =R12+R14。
[0058] 为了避免高频噪音信号的干扰，所述均压电路还包括：与所述第四电阻R14并联 的第三电容C13。
[0059] 图1所示直流母线电路的均压原理如下：
[0060] 由于Cll = C12,且Rll = R12+R14,根据分压原理可知，第一电容C11两极板之间 的电压为直流正母线PV+/P的电压，第二电容C12两极板之间的电压为直流负母线PV-/N 的电压，第一电阻R1两端电压（与第一电容Cl 1并联，其两端电压为直流正母线PV+/P的 电压）等于第二电阻R12和第四电阻R14串联支路两端的电压（即直流半母线电压）且为 直流正母线PV+/P与直流负母线PV-/N两端电压（即直流总母线电压）的一半。可见，电 阻R11和R12+R14的分压，起到直流母线正负母线均压的作用。直流掉电后，第一电容C11 上的残余电压和第二电容C12上的残余电压可通过电阻R11和R12+R14长时间消耗，达到 电容电压泄放功能。其中R11，R12，R13阻值比较大，可为多个贴片电阻串联，也可为功率电 阻。
[0061] 所述电压采样后置电路包括：第三电阻R13、第五电阻R15、第六电阻R16、放大器 U11以及钳位电路。
[0062] 所述放大器U11的正向输入端连接所述第二电阻R12与所述第四电阻R14的公共 节点，其负相输入端通过所述第三电阻R13与所述直流负母线PV-/N连接；所述第五电阻 R15的一端连接所述负相输入端，另一端连接所述放大器U11的输出端；所述第六电阻R16 的第一端连接所述输出端，其第二端为电压采集端口 I/O ;所述钳位电路包括：第一二极管 D11以及第二二极管D12,其中，所述第一二极管D11的正极连接所述第二端，其负极连接参 考电压VMfl ;所述第二二极管D12的正极连接所述直流负母线PV-/N，其负极连接所述第二 端。
[0063] 所述电压采样后置电路还包括：第四电容C14以及第五电容C15。其中，所述第四 电容C14与所述第五电阻R15并联，所述第五电容C15的一个极板与所述第二端连接，另一 个极板与所述直流负母线连接PV-/N。通过所述第四电容C14以及第五电容C15对高频噪 音信号进行滤波，避免高频噪音信号在对电压采集结果的干扰。
[0064] 通过图1所示直流母线电路可以采集直流负母线电压或直流总母线电压，电压采 样原理如下：
[0065] 设置所述第三电阻R13与所述第二电阻R12相同，所述第四电阻R14与所述第五 电阻R15相同，即设置R13 = R12，R14 = R15,此时可以通过所述电压采集端口 I/O的电压 值，计算所述直流负母线电压值。
[0066] 当R13 = R12, R14 = R15时，所述放大器U11的正相输入端以及负相输入端构成 标准差分电路，其放大比例为R15/R13,放大器U11输出的信号经过第六电阻R16以及第五 电容C15构成的滤波电路滤波后，通过电压采集端口 I/O输出电压信号。此时，通过电压采 集端口 I/O输出的电压信号VI/()可以获取第二电容C12两极板之间的电压VM1 (即直流负母 线电压）： _7]
【权利要求】
1. 一种逆变器的直流母线电路，其特征在于，包括： 均压电路以及电压采样后置电路； 所述均压电路用于使得直流负母线以及直流正母线的电压相同； 所述均压电路为电压采样前置电路，与所述电压采样后置电路构成电压采样电路，所 述电压采样电路用于采集直流负母线电压或直流总母线电压。
2. 根据权利要求1所述的直流母线电路，其特征在于，所述均压电路包括：第一电容、 第二电容、第一电阻、第二电阻以及第四电阻； 所述第一电容的第一极板与所述直流正母线连接； 所述第二电容与所述第一电容相同，且其第一极板与所述直流负母线连接，其第二极 板与所述第一电容的第二极板连接； 所述第一电阻与所述第一电容并联； 所述第二电阻与所述第四电阻串联后与所述第二电容并联，所述第四电阻的一端与所 述直流负母线连接，其另一端通过所述第二电阻与所述第一电容的第二极板以及第二电容 的第二极板之间的公共节点连接； 其中，所述第二电阻与所述第四电阻之和等于所述第一电阻。
3. 根据权利要求2所述的直流母线电路，其特征在于，所述均压电路还包括：与所述第 四电阻并联的第三电容。
4. 根据权利要求2所述的直流母线电路，其特征在于，所述电压采样后置电路包括：第 三电阻、第五电阻、第六电阻、放大器以及钳位电路； 所述放大器的正向输入端连接所述第二电阻与所述第四电阻的公共节点，其负相输入 端通过所述第三电阻与所述直流负母线连接； 所述第五电阻的一端连接所述负相输入端，另一端连接所述放大器的输出端； 所述第六电阻的第一端连接所述输出端，其第二端为电压采集端口； 所述钳位电路包括：第一二极管以及第二二极管，其中，所述第一二极管的正极连接所 述第二端，其负极连接参考电压；所述第二二极管的正极连接所述直流负母线，其负极连接 所述第二端。
5. 根据权利要求4所述的直流母线电路，其特征在于，所述第三电阻与所述第二电阻 相同，所述第四电阻与所述第五电阻相同，通过所述电压采集端口采集所述直流负母线电 压。
6. 根据权利要求4所述的直流母线电路，其特征在于，所述第三电阻等于所述第一电 阻与所述第二电阻之和，所述第四电阻与所述第五电阻相同，通过所述电压采集端口采集 所述直流总母线电压。
7. 根据权利要求4所述的直流母线电路，其特征在于，所述电压采样后置电路还包括： 第四电容以及第五电容； 其中，所述第四电容与所述第五电阻并联，所述第五电容的一个极板与所述第二端连 接，另一个极板与所述直流负母线连接。
8. 根据权利要求1所述的直流母线电路，其特征在于，所述均压电路包括：第一电容、 第二电容、第一电阻、第二电阻以及第三电阻； 所述第一电容的第一极板与所述直流正母线连接； 所述第二电容与所述第一电容相同，且其第一极板与所述直流负母线连接，其第二极 板与所述第一电容的第二极板连接； 所述第一电阻与所述第一电容并联； 所述第二电阻与所述第三电阻串联后与所述第二电容并联； 其中，所述第一电阻等于所述第二电阻与所述第三电阻之和。
9. 根据权利要求8所述的直流母线电路，其特征在于，所述电压采样后置电路包括：第 四电阻、第五电阻，放大器以及钳位电路； 所述第四电阻的一端连接所述第二电阻与所述第三电阻的公共节点，其另一端连接所 述放大器的正相输入端； 所述放大器的负相输入端连接其输出端； 所述第五电阻的第一端连接所述输出端，其第二端为电压采集端口； 所述钳位电路包括：第一二极管以及第二二极管，其中，所述第一二极管的正极连接所 述第二端，其负极连接参考电压；所述第二二极管的正极连接所述直流负母线，其负极连接 所述第二端。
10. 根据权利要求9所述的直流母线电路，其特征在于，所述电压采样后置电路还包 括：第三电容以及第四电容； 其中，所述第三电容一个极板连接所述正相输入端，另一个极板连接所述直流负母线； 所述第四电容的一个极板连接所述电压采集端口，另一个极板连接所述直流负母线。
11. 一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括如权利要求1-10所述的直流母线电路。
【文档编号】H02M1/32GK104218782SQ201410495284
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】邢军, 徐清清, 李浩源, 梅晓东, 耿后来, 李晓迅, 杨本和 申请人:阳光电源股份有限公司