專利名稱：新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種并網(wǎng)橋式逆變器。
背景技術(shù)：
在逆變電路中，由于開關(guān)器件并非理想的開關(guān)器件，在開通與關(guān)斷有一定時(shí)間的 延時(shí)，為了保證上、下橋臂之間不發(fā)生短路情況，在相鄰的開關(guān)周期之間需要設(shè)定一個(gè)上、 下橋臂同時(shí)關(guān)斷的時(shí)間，以保證上、下橋臂不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，這段上、下橋臂同時(shí)關(guān)斷的時(shí)間 稱為死區(qū)時(shí)間。在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，由于續(xù)流二極管的存在，逆變器仍能輸出電流，但死區(qū)的加 入，也帶來輸出電壓和電流的波形會(huì)產(chǎn)生畸變、輸出電流中含有難以濾除的工頻諧波、基波 電壓幅值下降、直流母線電壓的利用率較低等問題。目前解決死區(qū)問題主要采用補(bǔ)償?shù)姆椒?，分兩個(gè)方向一種是硬件補(bǔ)償，這種補(bǔ)償 通過輸出實(shí)際電壓與參考電壓值比較得到需要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)。另一種是軟件補(bǔ)償，采用 純軟件的方法，在控制程序中加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)乃惴?，來?shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)影響的補(bǔ)償。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型避免死區(qū)補(bǔ)償?shù)娜毕?，提供一種新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器，其特征在于包括智能主控制單元、信號(hào)封鎖 電路、逆變電路，所述智能主控制單元與信號(hào)封鎖電路相連，所述信號(hào)封鎖電路與逆變電路 相連，所述智能主控制單元輸送高頻脈沖觸發(fā)信號(hào)與封鎖信號(hào)給信號(hào)封鎖電路；所述信號(hào) 封鎖電路將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號(hào)與封鎖信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并最終將信 號(hào)送到逆變電路中開關(guān)功率管的門極，以控制開關(guān)功率管的開通與關(guān)斷；所述逆變電路將 直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電能，送回電網(wǎng)中。進(jìn)一步，所述信號(hào)封鎖電路包括三對(duì)邏輯運(yùn)算單元U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B及 非門邏輯單元U4、U5和U6 ；所述逆變電路包括開關(guān)功率管Tl、T2、T3、T4、T5和T6，所述開關(guān)功率管均以半橋 的方式連接。或者，所述信號(hào)封鎖電路包括一對(duì)邏輯運(yùn)算單元U7A、U7B和非門邏輯單元U8 ；所述逆變電路包括開關(guān)功率管Ql和Q2。進(jìn)一步，所述逆變電路的半橋上串有電壓檢測(cè)的元件。本實(shí)用新型所述的智能主控制單元采用16位或者更高的DSP或者M(jìn)CU或者單片 機(jī)作為主控芯片。本實(shí)用新型所述的逆變電路的半橋上串有電壓檢測(cè)的元件，檢測(cè)到的輸出電壓信 號(hào)被傳遞到智能主控制單元中，供內(nèi)部算法使用，且智能主控制單元根據(jù)主電路上檢測(cè)到 的電壓方向輸出正確的封鎖信號(hào)，以屏蔽每個(gè)半橋上其中一個(gè)開關(guān)功率管的門極脈沖觸發(fā) 信號(hào)，只輸出另一個(gè)開關(guān)功率管的門極脈沖觸發(fā)信號(hào)。[0014]對(duì)于橋式電路，實(shí)際上在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，根據(jù)電流方向的不同，電流只從一對(duì)開 關(guān)功率管上的其中一個(gè)的本體中流過，而對(duì)另一個(gè)開關(guān)功率管，則是從其反并的二極管上 流過，二極管的開通和關(guān)斷是不需要控制信號(hào)的，因此只要通過檢測(cè)橋臂電流的方向，可以 屏蔽一個(gè)開關(guān)功率管的門極脈沖觸發(fā)信號(hào)，只輸出一個(gè)開關(guān)功率管的門極脈沖觸發(fā)信號(hào)。 在這種情況下，上、下橋臂的換流是通過二極管自動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，因此也就不再需要死區(qū)時(shí)間 也能保證可靠換流了。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于 逆變器的負(fù)載為交流電網(wǎng)，所以電網(wǎng)電流與電壓相位相 同，由于電網(wǎng)電流難以檢測(cè)到它的過零點(diǎn)，而電壓檢測(cè)過零點(diǎn)則較為方便，所以本實(shí)用新型 采用電壓過零點(diǎn)檢測(cè)代替電流過零點(diǎn)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓電流的相位識(shí)別。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)添加的硬件電路簡(jiǎn)單，控制程序中不需要添加死區(qū)補(bǔ)償算法， 提高了直流母線電壓的利用率，大大降低了輸出電流的諧波含量。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的電路圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的電路圖。圖4是本實(shí)用新型的正弦波調(diào)制及運(yùn)算控制原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參照?qǐng)D1、圖2，新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器，包括智能主控制單元1、信號(hào) 封鎖電路2、逆變電路3，所述智能主控制單元1與信號(hào)封鎖電路2相連，所述信號(hào)封鎖電路 2與逆變電路3相連，所述智能主控制單元1輸送高頻脈沖觸發(fā)信號(hào)與封鎖信號(hào)給信號(hào)封鎖 電路；所述信號(hào)封鎖電路2將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號(hào)與封鎖信號(hào)進(jìn)行邏輯 運(yùn)算，并最終將信號(hào)送到逆變電路3中開關(guān)功率管的門極，以控制開關(guān)功率管的開通與關(guān) 斷；所述逆變電路3將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電能，送回電網(wǎng)中。所述信號(hào)封鎖電路2包括三對(duì)邏輯運(yùn)算單元U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B及非門 邏輯單元U4、U5和U6 ；所述逆變電路3包括開關(guān)功率管Tl、T2、T3、T4、T5和T6，所述開關(guān)功率管均以半 橋的方式連接。所述逆變電路3的半橋上串有電壓檢測(cè)的元件。本實(shí)用新型所述的智能主控制單元1采用16位或者更高的DSP或者M(jìn)CU或者單 片機(jī)作為主控芯片。本實(shí)用新型所述的逆變電路3的半橋上串有電壓檢測(cè)的元件，檢測(cè)到的輸出電壓 信號(hào)被傳遞到智能主控制單元1中，供內(nèi)部算法使用，且智能主控制單元1根據(jù)主電路上檢 測(cè)到的電壓方向輸出正確的封鎖信號(hào)，以屏蔽每個(gè)半橋上其中一個(gè)開關(guān)功率管的門極脈沖 觸發(fā)信號(hào)，只輸出另一個(gè)開關(guān)功率管的門極脈沖觸發(fā)信號(hào)。本實(shí)施例中的信號(hào)封鎖電路2中邏輯運(yùn)算單元采用的芯片為74HC14D和74HC08D， 以處理智能主控制單元1輸出的PWM信號(hào)和封鎖信號(hào)。通過信號(hào)封鎖電路的邏輯運(yùn)算形成三組門極脈沖觸發(fā)信號(hào)控制逆變電路3橋臂上的三組上下開關(guān)功率管的開通與關(guān)斷。實(shí)施例二參照?qǐng)D1、圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于所述信號(hào)封鎖電路2包括一 對(duì)邏輯運(yùn)算單元U7A、U7B和非門邏輯單元U8 ；所述逆變電路3包括開關(guān)功率管Ql和Q2。 其余結(jié)構(gòu)和功能相同。參照?qǐng)D4，該算法的控制環(huán)輸出為正弦給定的信號(hào)，該給定信號(hào)通過與三角載波做 比較，生成一組互補(bǔ)的PWM信號(hào)和一組封鎖信號(hào)，該兩組信號(hào)通過一對(duì)與門和與非門的邏 輯運(yùn)算，產(chǎn)生門極脈沖觸發(fā)信號(hào)控制逆變電路3的上、下橋臂開關(guān)功率管的工作。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也 及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器，其特征在于包括智能主控制單元、信號(hào)封鎖電路、逆變電路，所述智能主控制單元與信號(hào)封鎖電路相連，所述信號(hào)封鎖電路與逆變電路相連，所述智能主控制單元輸送高頻脈沖觸發(fā)信號(hào)與封鎖信號(hào)給信號(hào)封鎖電路；所述信號(hào)封鎖電路將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號(hào)與封鎖信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并最終將信號(hào)送到逆變電路中開關(guān)功率管的門極，以控制開關(guān)功率管的開通與關(guān)斷；所述逆變電路將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電能，送回電網(wǎng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器，其特征在于所述信號(hào) 封鎖電路包括三對(duì)邏輯運(yùn)算單元U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B及非門邏輯單元U4、U5和U6 ； 所述逆變電路包括開關(guān)功率管Tl、T2、T3、T4、T5和T6，所述開關(guān)功率管均以半橋的方 式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器，其特征在于所述信號(hào) 封鎖電路包括一對(duì)邏輯運(yùn)算單元U7A、U7B和非門邏輯單元U8 ；所述逆變電路包括開關(guān)功率管Ql和Q2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器，其特征在于所述 逆變電路的半橋上串有電壓檢測(cè)的元件。
專利摘要新型無死區(qū)效應(yīng)的并網(wǎng)橋式逆變器，包括智能主控制單元、信號(hào)封鎖電路、逆變電路，所述智能主控制單元與信號(hào)封鎖電路相連，所述信號(hào)封鎖電路與逆變電路相連，所述智能主控制單元輸送高頻脈沖觸發(fā)信號(hào)與封鎖信號(hào)給信號(hào)封鎖電路；所述信號(hào)封鎖電路將由智能主控制單元輸送過來的PWM信號(hào)與封鎖信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并最終將信號(hào)送到逆變電路中開關(guān)功率管的門極，以控制開關(guān)功率管的開通與關(guān)斷；所述逆變電路將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電能，送回電網(wǎng)中。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)添加的硬件電路簡(jiǎn)單，控制程序中不需要添加死區(qū)補(bǔ)償算法，提高了直流母線電壓的利用率，大大降低了輸出電流的諧波含量。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK201639506SQ20102013002
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者呂曉東, 朱晟, 梅燁, 蘇祥偉 申請(qǐng)人:杭州浙大太陽(yáng)電氣有限公司