一种四线输出变换器及由四线输出变换器组成的逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将直流电转变为交流电的电路一逆变器，特别是涉及一种前级为四线输出变换器的两极逆变器。
[0002]
【背景技术】
[0003]逆变器是一种将直流电转换成交流电的电子装置，通常逆变器的直流输入电压会有一定范围的变化。比如太阳电池阵列的额定电压和太阳电池组件的串联数有关，考虑到组成阵列的方便性，允许此额定电压在一定范围内选择。实际太阳电池阵列的电压还会进一步随温度和光照有很大变化。
[0004]为更好适应直流输入电压大幅变化的特性，部分逆变器选择由前级升压变换电路和后级逆变电路构成的两级电路，但是现有的前级升压变换电路额外增加的成本和损耗比较大。
[0005]为了降低后级逆变电路开关损耗和降低电感器成本，人们设计了多电平逆变器结构，其中三电平应用较多。
[0006]中点钳位三电平逆变电路主要有传统NPC三电平结构和T型NPC结构，也叫混合电压NPC或cornegy NPC结构，其它有active NPC，有负功支路的NPC结构等。NPC是中点钳位的英文缩写。这类NPC结构的三电平逆变电路的共同点是提供一个中点钳位电压，约等于总直流电压的1/2，所以NPC类结构的三电平逆变电路是三输入端的电路，但如果中点钳位电压由电容分压产生，则只需要两个输入端。
[0007]目前一些生产厂家的一类典型结构的逆变器的结构就是前级普通boost升压器，加后级NPC三电平逆变电路。其前后级之间用两条线供电，这样的结构中，普通升压器前级除了提供更高更稳的电压之外，前后级之间没有其它产生有益效果的关联。普通升压器前级大大增加了逆变器的成本，全部电能经过升压变换，要付出较大损耗。因此，有必要提供一种能保持或者降低成本和损耗的逆变器。
[0008]
【发明内容】
[0009]本发明的目的有两个，其一，使用特殊结构的四线输出变换器做前级变换电路，具体地说，通过四条供电线为后负载电路供电，使前级变换电路的成本损耗降低，且效率提高；其二，选用合适的后级逆变电路连接前级四线输出变换电路构成逆变器，使逆变器在工作时，能在保持前级变换电路基本作用的同时，降低前级变换电路的成本，同时又实现前级变换电路的低损耗或者零损耗。
[0010]本发明的目的是采用以下技术方案实现的:
本发明提供一种四线输出变换器，包含第一直流电源S1、第二直流电源S2、第一电容Cl、第二电容C2、第一变换器Cvl、第二变换器Cv2和至少一个电源间钳位电容,通过第一供电线P、第二供电线MP、第三供电线丽、第四供电线N为负载供电，其中，
第一电容Cl并联在第一直流电源SI两端，第二电容C2并联在第二直流电源S2两端，第一电容Cl的正极连接第一供电线P，第一电容Cl的负极连接第三供电线MN，第二电容C2的正极连接第二供电线MP，第二电容C2的负极连接第四供电线N，电源间钳位电容的第一端连接第一直流电源SI的正端或者负端，电源间钳位电容第二端连接第二直流电源S2的正端或者负端；
第一变换器Cvl的输入端连接第一电容Cl的负极，第一变换器Cvl的输出端连接第二供电线MP，第一变换器Cvl的公共端连接第一供电线P，其用于将电能从第一电容Cl两端变换到第一供电线P和第二供电线MP之间；
第二变换器Cv2的输入端接第二电容C2正极，第二变换器Cv2的输出端接第三供电线MN，第二变换器Cv2的公共端连接第四供电线N，其用于将电能从第二电容C2两端变换到第四供电线N和第三供电线丽之间。
[0011]电源间钳位电容为第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6中的任意一个或几个组合，其中，
第三电容C3的正极连接第二供电线MP，第三电容C3的负极连接第三供电线MN，
第四电容C4的正极连接第一供电线P，第四电容C4的负极连接第四供电线N，
第五电容C5的正极连接第一供电线P，第五电容C5的负极连接第二供电线MP，
第六电容C6的正极连接第三供电线MN，第六电容C6的负极连接第四供电线N。
[0012]作为对本发明上述的四线输出变换器的一种改进，上述的电源间钳位电容还可以为两个以上的电容串联、并联或者串联并联结合构成的电容。
[0013]上述的第二变换器Cv2为DC-DC变换器，用于将电能从第二电容C2的两端变换到第四供电线N和第三供电线MN之间，DC-DC变换器是指标准Buck变换器、软开关模式Buck变换器、双向直流变换器、降压-升压级联变换器中的任何一种电路；
上述的第一变换器(Cvl)为负电压DC-DC变换器，用于将电能从第一电容Cl的两端变换到第一供电线P和第二供电线MP之间，负电压DC-DC变换器是指标准Buck变换器的负电压形式、软开关模式Buck变换器的负电压形式、双向直流变换器的负电压形式、降压-升压级联变换器的负电压形式中的任何一种电路。
[0014]本发明还提供一种使用上述的四线输出变换器实现的一种逆变器，它由前级的四线输出变换器和后级的四输入端逆变电路构成，四输入端逆变电路是四输入端多电平逆变电路，前级四线输出变换器通过第一供电线P、第二供电线MP、第三供电线丽、第四供电线N为所述后级四输入端多电平逆变电路供电。
[0015]上述的四输入端逆变电路为四输入端三电平逆变电路或者四输入端四电平逆变电路，四输入端三电平逆变电路是指在输出交流电流的正半周时，由第一供电线P、第二供电线MP、第四供电线N提供三电平供电，在输出交流电流的负半周时，由第一供电线P、第三供电线丽、第四供电线N提供三电平供电的逆变电路；上述的四输入端四电平逆变电路是指由第一供电线P、第二供电线MP、第三供电线丽和第四供电线N提供四电平供电的逆变电路。
[0016]进一步地，所述四输入端逆变电路由两个或者两个以上四输入端单相逆变电路组成，其中，每个四输入端单相逆变电路的第一输入端Pi都连接到第一供电线P，每个四输入端单相逆变电路的第二输入端MPi都连接到第二供电线MP，每个四输入端单相逆变电路的第三输入端都连接到第三供电线MN，每个四输入端单相逆变电路的第四输入端都连接到第四供电线N。
[0017]上述的四输入端单相逆变电路由一个上臂电路和一个下臂电路组成，所述上臂电路是A型上臂电路、B型上臂电路、C型上臂电路、D型上臂电路中的一种电路，所述下臂电路是A型下臂电路、B型下臂电路、C型下臂电路、D型下臂电路中的一种电路；
A型上臂电路由第一开关管Tl、第二开关管T2、第一二极管Dl组成，第一开关管Tl的第一端接第一输入端Pi，第一开关管Tl的第二端与第二开关管T2的第二端相连接后作为所在单相逆变电路的输出端，第二开关管T2的第一端接第一二极管Dl的负极，第一二极管Dl的正极接第二输入端MPi ；
A型下臂电路由第三开关管T3、第四开关管T4、第二二极管D2组成，第三开关管T3的第二端接第四输入端Ni，第三开关管T3的第一端与第四开关管T4的第一端相连后连接到所在单相逆变电路的输出端，第四开关管T4第二端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接第三输入端MNi ；
B型上臂电路由第五开关管T5、第六开关管T6、第三二极管D3组成，第五开关管T5的第一端接第一输入端Pi，第五开关管T5的第二端与第六开关管T6的第一端及第三二极管D3的负极相连，第六开关管T6的第二端作为所在单相逆变电路的输出端，第三二极管D3的正极接第二输入端MPi ；
B型下臂电路由第七开关管T7、第八开关管T8、第四二极管D4组成，第七开关管T7的第二端接第四输入端Ni，第七开关管T7的第一端与第八开关管T8的第二端及第四二极管D4的正极相连，第八开关管T8第一端连接所在单相逆变电路的输出端，第四二极管D4的负极接第三输入端MNi ；
C型上臂电路由第九开关管T9、第十开关管T10、第i^一开关管Tll组成，第九开关管T9的第一端接第一输入端Pi，第九开关管T9的第二端与第十开关管TlO的第二端相连且作为所在单相逆变电路的输出端，第十开关管TlO的第一端与第十一开关管Tll的第一端连接，第十一开关管Tll的第二端接第二输入端MPi ；
C型下臂电路由第十二开关管T12、第十三开关管T13、第十四开关管T14组成，第十二开关管T12的第二端接第四输入端Ni，第十二开关管T12的第一端与第十三开关管T13的第一端相连，且连接所在单相逆变电路的输出端，第十三开关管T13的第二端接第十四开关管T14的第二端，第十四开关管T14的第一端接第三输入端MNi ；
D型上臂电路由第十五开关管T15、第十六开关管T16、第十七开关管T17组成，第十五开关管T15的第一端接第一输入端Pi，第十五开关管T15的第二端与第十六开关管T16的第一端及第十七开关管T17的第一端相连，第十六开关管T16的第二端作为所在单相逆变电路的输出端，第十七开关管T17的第二端接第二输入端MPi ；
D型下臂电路由第十八开关管T18、第十九开关管T19、第二十开关管T20组成，第十八开关管T18的第二端接第四输入端Ni，第十八开关管T18的第一端与第十九开关管T19的第二端及第二十开关管T20的第二端相连，第十九开关管T19第一端连接所在单相逆变电路的输出端，第二十开关管T20的第一端接第三输入端MNi。
[0018]本发明提供的另一种基于四线输出变换器而实现的一种两级逆变器，由前级的四线输出变换器、中线连接点产生支路和后级逆变电路构成，后级逆变电路是四输入端多电平逆变电路，前级四线输出变换器通过第一供电线P、第二供电线MP、第三供电线丽、第四供电线N为所述后级四输入端多电平逆变电路供电，所述中线连接点产生支路是连接在第一供电线P和第四供电线N之间，由第七电容C41