专利名称：逆变装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将直流电压转换为单相交流电压的逆变装置。
在日本公开的专利申请No.平成5-146158中公开了一种用于将直流电压转换为稳定交流电压的逆变装置。
图1给出了该申请文件公开的逆变装置基本结构。
参照图1，逆变装置100将来自电源200并连接到输入端103和104的一直流电压转换为一单相交流电压，并将该单相交流电压供给与输出端105和106连接的负载300。逆变装置100包括一对直流/交流(DC/AC)变换器，一对激励器111和112，及用于激励器111和112激励控制的控制器110。下面，将对各个组成部分分别详细描述。
每个DC/AC变换器101和102将输入的直流电压转换为一交流电压，且其输入线路与输入端103和104连接，其输出线路与输出端105和106连接。
控制器110包括用于激励DC/AC变换器101的激励器111，用于激励DC/AC变换器102的激励器112，和波形整形电路113，脉宽调(PWM)电路114，误差信号放大器115，激励器转换控制器116和用于控制激励器111和112的正弦基准电压产生器117。
误差信号放大器115有一对输入端，输出端105的一输出电压输入到其一个输入端，正弦基准电压发生器117的输出被输入到它的另一输入端，误差信号放大器115将输出端105的输出电压和来自正弦基准电压发生器117的基准波形相互进行比较，形成一误差信号，并由误差信号放大器115输出该误差信号。脉宽调制电路114内产生锯齿形脉冲，并接收误差信号放大器115的输出作为它的输入。脉宽调制电路114将自误差信号放大器115输出的误差信号与锯齿形脉冲进行比较，并输出相应于误差信号电压电平的脉宽调制信号。
波形整形电路113接收作为其输入的脉宽调制电路114的输出，从脉宽调制信号中分离出分别控制DC/AC变换器101和102的信号，并分别输出该信号到激励器111和112。
激励器111和112根据由波形整形电路113从脉宽调制信号中分离和提取的信号激励DC/AC变换器101和102。随着激励器111和112根据由波形整形电路113从脉宽调制信号中分离和提取的信号激励DC/AC转换器101和102，相应地，来自直流电源200的直流电源被转换为高频电源。在输出端，这高频电源被检波和滤波，以获得变换器的输出电压。当激励脉冲信号的宽度小时，变换器的输出电压低，当脉宽大时，输出电压高。
激励转换控制器116根据来自正弦基准电压发生器117的基准波形控制激励器111和112的激励。
在具有上述结构的逆变装置中，激励器111和112是在激励转换控制器116的控制下，对应于正弦输出电压(变换器的输出电压)每个半周交替被激励的，以使两个DC/AC变换器系统产生两个半周的正弦电压，以获得一个完整的正弦输出电压。另外，通过调整激励脉冲信号各个脉冲的宽度使该交流输出电压被滤波成为一固定电压，该交流输出信号中含有交流输出电压的检测值，如在图2中所看到的那种情形那样，通过控制器110以进行负反馈控制。
然而，在上面描述的常规逆变装置中，由于它是设置为通过两个DC/AC变换器产生正弦电压的两个半周，因此它存在元部件多和电路结构复杂的问题。另外，连接到逆变装置的负载是复合负载时，在输出端要产生无功功率，因此，在逆变装置的正弦交流输出电压中会存在由无功功率产生的波形失真问题。
本发明的一个目的是提供一种逆变装置和一种正弦交流电压的形成方法，其减少了部件的数量和装置的尺寸，解决了前面所提到的已有技术存在的问题。
本发明的另一目的是提供一种逆变装置和一种正弦交流电压形成方法，即使有一复合负载被接到逆变装置上，在输出端有无功功率产生的逆变装置中，其正弦交流输出电压中，也不会发生任何波形失真。
为达到上面所描述的第一个目的，根据本发明的一种形式提供了一种逆变装置，它包括一变换器电路，该变换器电路接收一直流电压作为它的输入，并将该直流电压转换为正弦波正、负两个半波电压，其电压值是对应于激励脉冲宽度的，并从变换器电路的输出处产生一交流输出电压，该变换器还包括为变换器正弦正、负两个半波电压输出线路分别设置的第一和第二开关电路，和用于在交流输出电压半个周期内产生许多脉冲的控制器，当将形成正弦波正半波时，控制器将第二开关电路置于断开状态并激励第一开关电路和变换器电路，当将形成正弦波负半波时，控制器将第一开关电路断开并激励第二开关电路和变换器，基于这些脉冲信号，控制器调制这些脉冲信号的每个脉宽，以使交流输出电压可以是一正弦波交流电压。
前面所描述的逆变装置可以如此构成即包括一变压器，和设置为电能是在接通状态下由直流电流充电而成的，而在断开状态下所存贮电能被传送出来，以获得正或负的直流电压输出，控制器包括用于产生一正弦波基准电压的一正弦波基准电压发生器，用于将交流输出电压与正弦波基准电压比较以获得误差信号和输出该误差信号的误差信号放大器，用于产生一基准时钟信号的一基准时钟发生器，一脉宽调制电路，其用于产生与基准时钟信号同步的一锯齿波信号并将该锯齿波号与误差信号比较，以产生一脉宽对应于误差信号电压电平的脉宽调制信号，和根据脉宽调制信号产生第一、第二和第三激励信号的波形整形电路，其中第一激励信号用于激励变换器电路，第二和第三激励信号分别用于激励第一和第二开关电路，波形整形电路的构成是当将要形成正半波正弦电压时，调制脉冲信号被用作第一激励信号，而由第一激励信号倒相获得的一信号作为第二激励信号，同时第三激励信号被设置为一断开状态，但是将要形成负半波正弦电压时，调制信号作为第一激励信号，而由第一信号倒相获得的一信号用作第三激励信号，同时第二激励信号被设置为断开状态。
根据本发明的另一种形式，提供了一种用于从变换器电路中产生正弦交流电压的正弦交流电压形成方法，其中变换器电压将一输入直流电压变换为一电压值对应于激励脉冲宽度的正弦正和负半波电压，其包括的步骤为为变换器电路的正弦正、负半波电压的输出线路提供第一和第二开关电路，并在自变换器电路输出的交流输出电压的半个周期内产生许多脉冲，当将要形成正弦电压的正半波时，第二开关电路置于断开状态，同时激励第一开关电路和变换器电路，当将要形成正弦电压负半波时，第一开关电路置为断开状态，同时激励第二开关电路和变换器电路，基于这些脉冲信号，和调制这些脉冲信号中的每个脉宽，以使交流输出电压可以是一正弦波交流电压。
前面所述的正弦交流电压形成方法可以如些构成即变换器电路的构成是有一变压器结构，其中电能是在变换器电路开通状态下由直流电压充电而成的，而存贮的电能在变换器电路的断开状态下被输出，以获得正、负直流输出，变换器电路的一输出电压与正弦波基准电压进行比较以产生一误差信号，这个误差信号与同步于一基准时钟信号的锯齿形脉冲进行比较以产生一脉宽对应于误差信号电压电平的调制脉宽信号，根据这脉宽调制信号分别产生用于激励变换器电路的一第一激励信号和用于激励第一和第二开关电路的第二和第三激励信号，然后，当将要形成正弦电压正半波时，脉宽调制信号被用作第一激励信号，而由第一激励信号倒相获得的一信号作为第二激励信号，而其中第三激励信号则置为断开状态。但是当要形成正弦电压负半波时，脉宽调制信号被用作第一激励信号而由第一激励信号倒相获得的一信号作为第三激励信号。
为了完成前面所述的本发明的第二目的，前面所描述的逆变装置可以如此构成即波形整形电路检测正和负之间的误差信号极性，并当将要形成正弦电压正半波时，仅在误差信号为正的时候，脉宽调制信号被用作第一激励信号，但是当误差信号不为正时，第一和第二激励信号被置为断开状态，但是当要形成正弦电压负半波时，仅在误差信号是负时，脉宽调制信号被用作第一激励信号，但是当误差信号不为负时，第一和第三激励信号被置为断开状态。控制器还包括一输出电压波形失真检测电路，用于当第一激励信号根据正弦电压正或负半波情况被置为断开状态时，检测交流输出电压中由无功功率产生的波形失真的状态，如果在正弦波正半波的情况下检测到一波形失真，则用脉宽调制信号作为一激励信号仅激励第二开关电路，以使无功功率存贮在变压器中并传送到输入端，但是如果在正弦波负半波的情况下检测到一波形失真时，则用脉宽调制信号作为一激励信号仅激励第一开关电路，以使无功功率存贮在变压器中并传送到输入端。
另外，这个正弦交流电压的形成方法可以如此构成即将正和负之间的误差信号极性检测出来，并且当将要形成正弦正半波电压时，仅当误差信号为正时，脉宽调制信号被用作第一激励信号，但是当误差信号不为正时，第一和第二激励信号被置为一断开状态，但是当将要形成正弦电压的负半波时，仅有当误差信号为负时，脉宽调制信号被用作第一激励信号，但是当误差信号不为负时，第一和第三激励信号被置于一断开状态，且当第一激励信号是根据正弦正或负半波电压形成置为一断开状态时，这个被检测的状态为在交流输出电压中由无功功率而引起失真的一种状态，然后，如果根据正弦正半波电压的形成而检测到一波形失真，脉宽调制信号则被用作一激励信号而仅仅激励第二开关电路，以使无功功率被存储在变压器中并传送到输入端。如果根据正弦负半波电压的形成而检测到一波形失真，则用脉宽调制信号作为一激励信号，仅激励第一开关电路，以使无功功存贮在变压器中并传送到输入端。
常规的逆变装置的构成是用两组DC/AC变换器电路产生一交流输出电压的，本发明的逆变装置的构成是自一个变换器电路中获得两组输出，以产生一交流输出电压。因此，本发明的逆变装置中并不需要那种在常规逆变装置中因为有两个DC/AC变换器装置而必需设置的两个激励器和一个控制电路。
在本发明的逆变装置中，一直流电压被变换器电路变换为对应于激励脉冲的脉宽作为电压值的正和负的正弦波半波电压。当激励脉冲宽度小时，变换器的输出呈现低电平，当激励脉冲宽度大时，则呈现高电平。在本发明的逆变装置中，由于激励脉冲的宽度是被控制成使输出电压可从接近于一正弦基准电压，所以本逆变装置的输出波形收敛于正弦波基准电压。
此外，在本发明的逆变装置中，如果有无动功率则检测了输出电压波形的畸变失真，例如，根据正弦正半波电压形成时并在输出电压波形中产生了一波形失真时，那么这个波形失真即被检测出来。在这个波形失真检测出之后，就由控制器完成了通过第二开关电路到输入端的无功功率的反馈。因而，输出交流电压的波形是一点也不会被无功功率破坏而产生失真的。
如上面所描述的，根据本发明取得了下列积极效果(1)因为本发明的逆变装置的构成是包括一个电路，该电路从一个变换电路中获取两组输出，因此达到了减少部件数量和减小本装置的体积。
(2)能够减少无功功率在输出端上产生的输出波形的失真。
图1是日本专利公开申请No.平成5-146158中公开的一种逆变装置基本结构方框图；图2是说明图1所示常规逆变装置运转的一时序图；图3是本发明第一实施例的一种逆变装置基本结构方框图；图4是图3中变换器电路2和开关电路3、4的详细结构电路方框图。
图5是说明图4所示逆变装置运行的一时序图；图6是说明逆变装置减小电流波形失真操作的一个时序图和说明逆变装置输出电压波形失真的一个波形图；图7(a)是涉及到在正半周期内激励信号a、b、c的一个时序图和表示输出电压和输出电流的一波形图；图7(b)是基于电压正反馈的逆变装置的一等效电路图；图8(a)是涉及到负半周期内激励信号a、b、c的一个时序图和表示输出电压和输出电流的一波形图；图8(b)是基于电压正反馈的图4所示逆变装置的一等效电路图。
下面结合附图介绍本发明的实施例。
图3是表示本发明的第一实施例逆变装置基本结构的方框图。
参考图3，逆变装置1将输入到输入端11的一直流电压变换为一单相交流电压，并自输出端12输出该单相交流电压。逆变装置1包括变换器电路2、一对开关电路3和4、及用于控制变换器电路2和开关电路3和4的控制器5。
变换器电路2具有一连接于输入端11的输入线路，它将输入的直流电压变换为一电压值对应于激励信号脉宽的正弦正、负半波电压。尤其是，变换器电路2包括一变压器，当它在接通状态时其存贮电能，当它在断开状态时则释放存贮的电能，用以获得正弦正、负半波电压。
控制器5包括波形整形电路6，脉宽调制电路7、误差信号放大器8、时钟信号发生器9和正弦波基准电压发生器10。
误差信号放大器8具有一对输入端，输出端12的一输出电压输入到其中一个输入端，正弦波基准电压发生器10的输出被输入到它的另一输入端，它将输出端12的输出电压和来自正弦波基准电压发生器10的基准波形相互比较，以产生一误差信号，该误差信号由误差信号放大器输出。
脉宽调制电路7具有一对输入端，来自时钟信号发生器9的时钟信号(基准时钟信号)输入到它的一个输入端，自误差信号放大器8输出的误差信号输入到它的另一输入端，它将与时钟信号同步的一锯齿形脉冲和误差信号相互进行比较，以产生和输出一脉宽对应于误差信号电压电平的脉宽调制信号。
波形整形电路6接收脉宽调制电路7的一个输出作为它的输入，并输出分别用于激励变换器电路2和开关电路3和4的激励信号a、b、和c。变换器电路2和开关电路3和4是分别被自波形整形电路6输出的激励信号a、b、和c激励，将直流电压变换为正弦波交流电压。为形成正弦正半波电压，开关电路4被置于断开状态，同时变换器电路2和开关电路3被激励，但为了形成正弦负半波电压时，开关电路3被置于断开状态，同时变换器电路2和开关电路4被激励。在图4中给出了变换器2和开关电路3、4的详细结构，而它们的操作将在下面详细描述。
这部分包括一变压器23，变压器23包括一对在初级端串联的绕组NP1和NP2，包括一对在次级绕组NS1和NS2。绕组NP1的另一端连接到金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)22的漏极。在变压器23的初级端，设置一直流电源20，直流电源20的正端连接到绕组NP1和NP2之间的连接线上，直流电源20的负端连接到金属氧化物半导体场效应晶体管22的源极。直流电源20的负端通过二极管21连接到绕组NP2的另一端。金属氧化物半导体场效应晶体管22的栅极连接自控制器5伸出的一激励信号a线，以致使金属氧化物半导体场效应晶体管22的工作受激励信号a的控制。
在上面所述变压器23的次级端，绕组NS1的一端通过二极管24连接于金属氧化物半导体场效应晶体管26的漏极，绕组NS1的另一端连接到交流输出端29b。金属氧化物半导体场效应晶体管26的源极连接到交流输出端29a。绕组NS2的一端通过二极管25连接到金属氧化物半导体场效应晶体管27的漏极，而绕组NS2的另一端连接到金属氧化物半导体场效应晶体管26的源极和交流输出端29a间的连接线上。金属氧化物半导体场效应晶体管27的源极连接到绕组NS1另一端和交流输出端29b间连接的连线上。另外，电容器28是并联在互连绕组NS1另一端和交流输出端29b的线路和互连金属氧化物半导体场效应晶体管26的原极和交流输出端29a的线路上。金属氧化物半导体场效应晶体管26的栅极连接到自控制器5伸出的一激励信号b线，同时金属氧化物半导体场效应晶体管27的栅级连接于一激励信号c线，以致使金属氧化物半导体场效应晶体管26、27分别受激励信号b和c的控制。
在具有上述结构的逆变装置中，首先在交流输出端29a检测出一电压值，并通过误差信号放大器8将检测的电压值和来自正弦波基准电压发生器10的一正弦基准信号进行比较，以致产生出一误差信号。这样产生的误差信号被输入到脉宽调制电路7。
当误差信号被输入时，脉宽调制电路7将误差信号与同步于来自时钟信号发生器9的时钟脉冲的锯齿形脉冲进行比较，以产生一对应于误差信号电压电平的脉宽调制信号。至此产生的脉宽调制信号被输入到波形整形电路6。
当脉宽调制信号被输入时，波形整形电路6从脉宽调制信号中产生三组激励信号a、b、和c。金属氧化物半导体场效应晶体管22、26和27是分别被至此产生的三组激励信号a、b、和c所控制。
在上面描述的逆变装置1中，通过基于三组激励信号a、b、和c的金属氧化物半导体场效应晶体管22、26和27的控制，进行了由变换器电路2和开关电路3产生一半周正弦波电压，由变换器电路2和开关电路4产生另一半周正弦波电压。下面将结合图5详细介绍正弦波电压的产生。
(1)通过变换器电路2和开关电路3产生半周正弦电压当要通过变换器电路2和开关电路3产生半周正弦波电压时(正弦正半波电压成形)，激励信号a是与脉宽调制信号相同的信号，而激励信号b是如图5所示的由激励信号a倒相获得的一信号。金属氧化物半导体场效应晶体管22和26是被自控制器5输出的激励信号a和b分别相互反相激励。在这种情况中，激励信号c是处于断开状态，并不被输出，金属氧化物半导体场效应晶体管27处于不工作状态。
当金属氧化物半导体场效应晶体管22被激励时，直流电路被变压器23变换为高频电能。特别是，在金属氧化物半导体场效应晶体管22的一导通周期内，电能是存贮在绕组NP1内的，于是在金属氧化物半导体场效应晶体管22的一阻断周期内，存贮在绕组NP1内的电能就通过绕组NS1传送到变压器23的次级端。传送到变压器23次级端的高频电能被二极管24和电容器28检波和滤波。因为金属氧化物半导体场效应晶体管26是与金属氧化物半导体场效应晶体管22反相激励的，在电能被滤波时它是处于导通状态的。
应注意到，虽然通过上面描述的金属氧化物半导体场效应晶体管22的通/断在绕组NS2也感应到一高频电压，由于MOS场效应晶体管27是处于不工作状态，它是处于一高阻抗状态，因此不会产生通过绕组NS2的电能传送。
每个激励脉冲信号a和b的脉宽随着对应于输出交流电压检测的时间而变化，而且当脉宽窄时，输出电压低，当脉宽宽时，输出电压高。
控制器5根据交流输出电压的检测值进行激励信号的脉宽调制控制，以控制输出电压到一固定值，并且控制变换电路2和开关电路3，以产生如上面所描述的半周正弦波电压。
(2)通过变换器电路2和开关电路4产生一半周正弦波电压当要通过变换器2和开关电路4产生半波正弦波电压时(正弦负半波电压的成形)，激励信号a是与脉宽调制信号相同的信号，而激励信号c是如图5中所示的激励信号a反相获得的一信号。这里金属氧化物半导体场效应晶体管22和27也是分别被相互反相的激励信号a和c激励的，而激励信号b像前面第一段描述的过程那样没有输出。金属氧化物半导体场效应晶体管22激励变压器23以变换直流电能为高频电能，并通过绕组NS2传送高频电能到变压器23的次级端。传送的高频电能被二极管25和电容器28整流和滤波。在这种情况下，虽然通过MOS场效应晶体管22的通/断激励在绕组NS1中也感应高频电压，由于金属氧化物半导体场效应晶体管26是处于不工作状态，且为高阻抗状态，因此不会通过绕组NS1而传输电能。
控制器5根据检测的交流输出电压值进行激励信号的脉宽调制控制，以控制输出电压为一固定电压，并控制变换器电路2和开关电路4以如上所述产生一半周正弦波电压。
如上面所描述的，在本发明的逆变装置中，由变换器电路2和开关电路3产生半周正弦波电压(即，正弦正半波电压的成形)和由变换器电路2和开关电路4产生半周正弦波电压(即，正弦负半波电压的成形)的过程是对于交流输出电压的每半周期交替执行的，以获得一正弦波交流输出电压。
另外，在本实施例的逆变装置中，也执行如下面将描述的金属氧化物半导体场效应晶体管26和27的输出短路保护。
在通过变压器23的绕组NS1提供电源时，金属氧化物半导体场效应晶体管26反相于金属氧化半导体场效应晶体管22执行通/断操作，但是当通过绕组NS1的电源供应被中断，且通过绕组NS2开始供给电源时，MOS场效应晶体管26被置为断开状态，并如从开关电路4的输出看表现出高阻抗状态，因此防止了输出的短路。对于MOS场效应晶体管27，同样的当通过绕组NS1的开始提供电源时，MOS场效应晶体管27被置于一断开状态并从开关电路3的输出看表现出高阻抗状态，因此防止了输出的短路。
前面所描述的第一实施例逆变装置涉及一种情况，其中逆变装置提供交流电源的负载是一纯电阻负载，并且不会增加输出电压失真。通常，逆变装置的负载是一复合负载，输出电流和输出电压表现出相位的偏移，并在逆变器的输出中输出无功功率，这就增加了输出电压的波形失真。这里将描述一种逆变装置，其中尽管当一个复合负载被连接到这个逆变装置，在逆变装置的正弦交流输出电压中，没有任何由输出端输出的无功功率产生的波形失真。
本实施例的逆变装置除了它另外包括一用于检测输出交流电压所产生的波形失真的输出电压波形失真检测电路之外，具有与上面描述的第一实施例逆变装置基本上相同的结构。这里省略掉与第一实施例的通用部分的重复描述，仅描述操作中的差别。
图6是说明逆变装置减小电流波形失真操作的一时序图和说明逆变装置输出电压波形失真的一个波形图；这里逆变装置的负载为一复合负载，在交流输出端29a的输出电压波形中产生一如图6中虚线所表示的输出电压波形失真。在输出电压波形的每个正、负半周内都产生输出电压波形失真。
例如，基于正弦正半波电压的形式输出一输出电压波形失真，那么根据波形失真误差信号表示出电平的下降，如果这个失真非常大，那么误差信号表示出零交叉并将它的极性变换为负。因此，输出电压波形失真的产生可以通过误差信号从正到负的转变识别。在本实施例中，波形整形电路6检测误差信号是否是正或负，而且当要产生正弦正半波电压时，仅有当误差信号为正时，波形整形电路6从脉宽调制信号中产生激励信号a，并通过将激励信号a倒相产生激励信号b，但是在任何其它情况下，波形整形电路6置激励信号a和b为一断开状态。例如，波形整形电路6在这种方式下工作，基于正弦正半波的情况，当无功功率在输出端输出，而且在输出交流电压中产生一波形失真时，这个波形失真的产生可以通过检测激励信号a的一断开状态而被识别。基于正弦负半周情况的一波形失真也可以用相同的方式识别。
在正弦正或负半波的一种情况下，如果激励信号a是置于断开状态，那么输出电压波形失真检测电路检测这状态为在交流输出电压中产生波形失真的状态。
下面，将介绍利用控制器5减低在正弦正和负半波中的输出交流电压波形失真。
首先，描述减小正半波输出电压中输出电压波形失真操作。
图7(a)和图7(b)说明在输出电压波形正半周中输出电压波形失真的减小，尤其是图7(a)为一激励信号a、b、c的时序图和输出输出电压和输出电流的一波形图，而图7(b)是电压正反馈的逆变装置1的一等效电路图。
如从图7(a)中所看到的，在一正半周电压波形中一产生失真之前，控制器5连续地以互相相反的相位激励MOS场效应晶体管22和26，以在输出端产生一没有失真的交流电压。
如果由于一复合负载在输出电压中产生了失真，且这个失真被输出电压波形失真检测电路检测出，那么控制器5停止激励MOS场效应晶体管22和26，并根据脉宽调制信号驱动MOS场效应晶体管27，以使引起波形的失真的无功功率反馈到输入端。尤其是，当MOS场效应晶体管22和26的激励停止时，在MOS场效应管27的接通期间电能以无功功率方式存贮在变压器23的绕组NS2中，在MOS场效应晶体管27的断开期间，存贮的电能从绕组NP2通过二极管21传送到初级端，在这种方式中，用于反馈无功功率到输入端的开关操作一直延续到波形失真被消除(电能正反馈)为止。基于这种电能正反馈的逆变装置1的等效电路如图7(b)所示。
在波形失真被消除以后，控制器5停止MOS场效应晶体管27的激励，并恢复MOS场效应晶体管22和26的激励以发送出电能到输出端。在这个电能传送情况下，在不存在波形失真的状态下根据误差信号产生一脉宽调制信号，且根据这个脉宽调制信号产生激励信号a和b。应指出在这里不存在波形失真的状态表示其中激励信号a是被波形整形电路6再一次置于通-断的激励状态，也就是，因波形失真使其极性曾为负的误差信号根据波形失真的减小返回到负极性之后的状态。
如前面所描述的，控制器5交替地通过变换器电路2和开关电路3进行电能传送，和通过MOS场效应晶体管27的脉宽调制开关操作进行无功功率反馈操作，同时检测出输出电压波形失真，以减小输出电压波形失真。
在输出电压波形负半周中减小波形失真的另一操作过程描述如下。
图8(a)和8(b)说明输出电压波形的负半周中输出电压波形失真的减小，其中图8(a)是激励信号a、b、c的一时序图和表示输出电压和输出电流的一波形图。图8(b)基于电压正反馈的逆变装置1的一等效电路图。
与上面所描述的在正半周中的操作相同，波形失真的减小也是在负半周内进行的。尤其是如图8(a)中所示，在控制器5通过变换器2和开关电路3向输出端进行电能传送操作的同时，如果检测到一波形失真，那么控制器5通过MOS场效应管26的脉宽调制开关操作将它的操作转换为无功功率反馈操作，以修正输出电压波形的失真(电能正反馈)。然后，如果这波形失真被消除，那么控制器5通过变换器电路2和开关电路3再进行向输出端的电能传送操作，在这种情况下，输出电压波形失真被减小。在图8(b)中给出了基于电能正反馈的逆变装置1的一等效电路。
权利要求
1.一种逆变装置，其特征在于其中包括一变换器电路，该电路接收直流电压作为其输入、并将这直流电压转换为其电压值是对应于激励脉冲宽度的正弦正和负半波电压，并从所述变换器电路的输出处产生一交流输出电压，该逆变装置还包括为所述变换器电路正弦正、负半波电压输出线路分别设置的第一和第二开关电路；一个控制器用于在交流输出电压的半周内产生许多脉冲、并基于这脉冲信号，在要形成正弦正半波电压时将所述第二开关电路设置为断开状态和激励所述第一开关电路和所述变换器电路、在要形成正弦负半波电压时将所述第一开关电路设置为断开状态和激励所述第二开关电路及所述变换器电路；所述的控制器调制每个脉冲信号的脉宽，以致使输出电压能为一正弦波交流电压。
2.根据权利要求1所述一种逆变装置，其特征在于所述变换器电路包括一变压器，并设置为在它的开通状态时，可由直流电流存贮电能，在它的断开状态时，存贮的电能被传送，以获得正或负的直流输出，所述的控制器包括一用于产生正弦波基准电压的正弦波基准电压发生器，一用于将输出交流电压与正弦波基准电压进行比较以获得误差信号并输出该误差信号的误差信号放大器，一用于产生基准时钟信号的基准时钟信号发生器，一用于产生与基准时钟信号同步的锯齿形脉冲和将该锯齿形脉冲与误差信号进行比较，以产生一脉宽对应于误差信号电压电平的脉宽调制信号的脉宽调制电路，一根据脉宽调制信号分别产生用于激励所述变换器电路的第一激励信号和用于激励所述第一和第二开关电路的第二、第三激励信号的波形整形电路，所述的滤形整形电路的构成是，当将要形成正弦正半波电压时，调制脉宽信号被用作第一激励信号，由第一激励信号倒相获得的一信号作为第二激励信号，同时第三激励信号置于断开状态，但是当将要形成正弦负半波时，脉宽调制信号被用第一激励信号，由第一激励信号倒相获得的一信号作为第三激励信号，同时第二激励信号被置于断开状态。
3.根据权利要求2所述一种逆变装置，其特征在于所述的波形整形电路检测误差信号的正、负极性，该电路的构成是，当将要形成正弦正半波时，只有误差信号为正的条件下，脉宽调制信号是被用作第一激励信号，但是当误差信号不是正的条件下，第一和第二激励信号被置于断开状态；当将要形成正弦电压负半波时，只有误差信号是负的条件下，脉宽调制信号被用作第一激励信号，但是当误差信号不是负的条件下，第一和第三激励信号被置于断开状态，及所述的控制器还包括一输出电压波形失真检测电路，当在正弦正半波或负半波电压情况下第一激励信号置于断开状态时，该电路检测的状态为无功功率在交流输出电压中产生波形失真的状态，如果在正弦正半波的情况下检测到一波形失真，则用脉宽调制信号作为激励信号仅激励所述第二开关电路，以使无功功率存贮在所述变压器中并传送到输入端，如果在正弦负半波电压的情况下检测到一波形失真，则用脉宽调制信号作为激励信号仅激励所述第一开关电路、以使无功功率存贮在所述变压器中并传送到输入端。
4.一种正弦波交流电压的形成方法，用于通过一变换器电路将输入直流电压变换为其电压值对应于激励信号脉宽的正弦正、负半波信号，从而产生一正弦波输出交流电压，其特征在于它包含下列步骤为所述变换器电路的正、负半波电压信号的输出线路提供第一和第二开关电路；及在变换器电路输出的交流输出电压的半个周期内产生许多脉冲，当将要形成正弦正半波电压时，将所述第二开关电路设置于断开状态，同时激励所述第一开关电路和所述变换器电路，当将要形成正弦负半波电压时，将所述第一开关电路设置断开状态，同时激励所述第二开关电路和所述变换器电路，基于这些脉冲信号，并调制这些脉冲信号的每个脉宽，以使交流输出电压可以是一正弦波交流电压。
5.根据权利要求4所述的一种正弦波交流电压的形成方法，其特征在于将所述的变换器电路设置为有一变压器结构，在所述变换器的开通状态通过直流电流将电能存贮在变压器中，在所述变换器电路的断开状态存贮的电能被传送出以获得正和负直流输出，及将所述变换器电路的一输出电压与正弦波基准电压比较以产生一误差信号，而该误差信号与同步于一基准时钟信号的一锯齿波比较以产生一脉宽对应于误差信号电压电平的脉宽调制信号，并根据这个脉宽调制信号产生分别用于激励所述变换器电路的第一激励信号和用于激励所述第一和第二开关电路的第二和第三激励信号，然后，当将要形成正弦正半波电压时，脉宽调制信号被作为第一激励信号，由第一激励信号倒相获得的信号作为第二激励信号，同时将第三激励信号设置为断开状态，但是当将要形成正弦负半波电压时，脉宽调制信号被作为第一激励信号，由第一激励信号反相获得的信号作为第三激励信号，同时第二激励信号被置为断开状态。
6.根据权利要求5所述的一种正弦波交流电压形成方法，其特征在于检测误差信号的正、负极性，并当将要形成正弦正半波电压时，仅是在误差信号是正的情况下，脉宽调制信号被用作第一激励信号，而在误差信号不是正的情况下，第一和第二激励信号被置于断开状态，但是当将要形成正弦负半波电压时，仅是在误差信号是负的情况下，脉宽调制信号被用作第一激励信号，而在误差信号不是负的情况下，第一和第三激励信号被置于断开状态，及，当第一激励信号在正弦正或负半波电压情况下置于断开状态时，该状态被检测为在交流输出电压中因无功功率而产生波形失真的一个状态；之后，如果在正弦正半波的情况下检测到一波形失真，则脉宽调制信号作为一激励信号仅激励所述的第二开关电路，以使无功功率存贮在所述变压器中和传送到输入端，如果在正弦负半波电压的情况下检测到一波形失真，则脉宽调制信号作为激励信号仅激励所述第一开关电路，以使无功功率存贮在所述变压器中和传送到输入端。
全文摘要
一种逆变装置，其交流正弦波电压是从一变换器电路的输出端产生的，该变换器电路可将直流电压变换为其电压值对应于激励脉冲脉宽的正弦正、负半波电压。为变换器电路正弦正、负半波电压输出线路设置了第一和第二开关电路，在变换器电路交流输出电压的半个周期内产生许多脉冲，并根据这些脉冲信号，当将要形成正弦正半波电压时，第二开关电路置于断开状态，同时激励第一开关电路和变换器电路；当将要形成正弦负半波时，第一开关电路置于断开状态，同时激励第二开关电路和变换器电路。调制脉冲信号的每个脉冲宽度，从而使交流输出电压可以成为正弦交流电压。
文档编号H02M7/48GK1159674SQ9612027
公开日1997年9月17日 申请日期1996年10月31日 优先权日1995年10月31日
发明者堤刚 申请人:日本电气株式会社