專利名稱：雙極性調(diào)制mosfet全橋逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路。
背景技術(shù)：
光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，由于光伏面板和地之間存在寄生電容，在光伏并網(wǎng)發(fā)電的過程中會有共模電流產(chǎn)生，增加了電磁輻射和安全隱患，為了設(shè)法抑制這種共模電流產(chǎn)生，主要有兩種解決途徑一、采用工頻或者高頻變壓器的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，這樣能使市電和太陽能電池板系統(tǒng)有電氣隔離，能避免電池板對大地之間產(chǎn)生的漏電流。二、采用能有效抑制共模電流大小的非隔離并網(wǎng)拓?fù)?。但是，采用變壓器隔離的逆變電路存在以下缺點若采用工頻變壓器，體積大、重量重且價格貴。若采用高頻變壓器，功率變換電路將被分成幾級?？刂票容^復(fù)雜，效率比較低。而一般的非隔離逆變拓?fù)浯嬖趲讉€方面的缺陷1、傳統(tǒng)的中小功率單相全橋逆變器，如果采用單極性調(diào)制，則電磁干擾嚴(yán)重，共模電流較大；2、傳統(tǒng)的中小功率單相全橋逆變器，如果采用雙極性調(diào)制，雖然電磁干擾小，但是逆變器的轉(zhuǎn)換效率低，主要表現(xiàn)在用于切換高頻的開關(guān)管以及用于開關(guān)管關(guān)斷而續(xù)流的二極管上。當(dāng)前用于中小功率逆變電路的開關(guān)管主要有MOSET和IGBT兩種，如果高頻開關(guān)管使用M0SET，則因為制作工藝等方面的限制，MOSET的寄生二極管的反相恢復(fù)特性比較差，反而限制了開關(guān)頻率和效率的提升，同時對電路帶來一定的風(fēng)險，如果使用IGBT并聯(lián)快速恢復(fù)二極管，則因為IGBT本身的開關(guān)特性不如M0SET，所以其開關(guān)損耗會比MOSET要大。
發(fā)明內(nèi)容對上述所提到的雙極性調(diào)制全橋逆變電路存在的問題，本實用新型的目的在于改進(jìn)原電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇性屏蔽MOSET的寄生二極管(屏蔽電路由關(guān)斷損耗很小的二極管組成)，使得全橋逆變電路能夠采用MOSET作為高頻開關(guān)器件，從而較好地利用MOSFET自身的優(yōu)異性能，使得改進(jìn)后的雙極性調(diào)制型全橋逆變電路的效率顯著提高。為了達(dá)到以上目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路，它包括依次相電連接的輔助續(xù)流部分、周波逆變器部分、濾波部分，其中所述的輔助續(xù)流部分包括續(xù)流電路、阻斷電路，所述的續(xù)流電路包括由多個第一二極管(VD5、VD6、VD7、VD8)組成的第一電橋，所述的第一電橋具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端，所述的第一輸入端、第二輸入端電耦合至直流電源，所述的阻斷電路包括設(shè)置于所述的續(xù)流電路與所述的周波逆變器部分之間的一對第二二極管(VD9、 VD10)；所述的周波逆變器部分包括由多個MOSFET (VTU VT2、VT3、VT4)組成的第二電橋，所述的第二電橋具有第三輸入端、第四輸入端、第三輸出端、第四輸出端，所述的第三輸入端、第四輸入端分別通過其中一個所述的第二二極管(VD9、VD10)電耦合至直流電源，以使所述的第二電橋、一對第二二極管(VD9、VD10)形成所述的第一電橋的單向并聯(lián)支路；所述的濾波部分包括第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2)，所述的第一濾波電感(Li)電連接至所述的第二輸出端、第三輸出端，所述的第二濾波電感(L2)電連接至所述的第一輸出端、第四輸出端，以使所述的第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2)之間形成交流輸出端。本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的第一二極管(VD5、VD6、VD7、VD8)采用超快恢復(fù)二極管或碳化硅二極管。本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的第二二極管(VD9、VD10)采用肖特基二極管。本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2) 具有相同的工作參數(shù)。本實用新型的核心思想在于高頻開關(guān)管由開關(guān)性能良好和導(dǎo)通電阻較低的 MOSFET組成；由高性能二極管組成的續(xù)流電路(該電路可以優(yōu)化選擇二極管的類型，如超快恢復(fù)二極管或碳化硅二極管)以及阻斷電路(該電路由低壓降，低電壓的肖特基二極管組成)屏蔽MOSFET寄生二極管的工作。由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型具有以下優(yōu)點通過采用MOSFET作為逆變電路的開關(guān)管以及在原電路的基礎(chǔ)上添加由性能優(yōu)異的二極管(在此可以選擇超快恢復(fù)二極管或SiC 二極管)組成的輔助續(xù)流電路屏蔽MOSFET寄生二極管參與電路的續(xù)流工作，可以有效地提高電路的工作頻率，降低開關(guān)管的損耗，減小因MOSFET寄生二極管參與工作帶來的損耗，改進(jìn)后的雙極性調(diào)制型全橋逆變電路轉(zhuǎn)化效率明顯提高。本實用新型通過改進(jìn)原雙極性調(diào)制全橋逆變電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在原電路的基礎(chǔ)上加入由性能優(yōu)異的二極管組成的輔助續(xù)流電路，(該電路能夠)同時屏蔽MOSET寄生二極管， 所以主電路可以選擇MOSFET作為開關(guān)管，進(jìn)一步減小功率器件的開關(guān)損耗，實現(xiàn)提高全橋逆變電路的效率的目的。本方案提高了雙極性調(diào)制型MOSFET全橋逆變電路的轉(zhuǎn)化效率，同時具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定等多方面特點。

附圖1為根據(jù)本實用新型的電路框架圖，主要描述了其拓?fù)浣M成部分；附圖2為根據(jù)本實用新型的實施例的電路圖；附圖3給出了雙極性控制方式下開關(guān)管所加的脈沖波形圖；附圖4至附圖7依次為電路在正負(fù)半周期內(nèi)的四種工作狀態(tài)(箭頭為此狀態(tài)電流的流向)，其中附圖4和附圖5為正半周期內(nèi)的電流流向圖，附圖5為輔助續(xù)流電路工作時的電流流向；附圖6和附圖7為負(fù)半周期內(nèi)的電流流向，附圖7為輔助續(xù)流電路工作時的電流流向；附圖8為該逆變電路在雙極性SPWM調(diào)制下的交流側(cè)電壓波形，其中方波為AB之間的電壓，虛線部分為濾波后得到的實際波形；附圖9為該逆變電路在雙極性SPWM調(diào)制下的交流側(cè)電流波形，其中實線部分為濾波之前的電流波形，虛線部分為濾波后得到的實際波形。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。如附圖1所示，本實施例中的雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路，它主要的拓?fù)浣M成包括依次相電連接的輔助續(xù)流部分、周波逆變器部分、濾波部分，其中，輔助續(xù)流部分為本專利的核心部分，通過該部分可以實現(xiàn)阻斷后續(xù)周波逆變器部分中MOSFET寄生二極管的工作。如附圖2所示，輔助續(xù)流部分包含兩個部分1、阻斷電路——一對第二二極管 VD9、VD10，其設(shè)置于續(xù)流電路與周波逆變器部分之間；2、續(xù)流電路——由4個第一二極管 (VD5、VD6、VD7、VD8)組成的第一電橋，第一電橋具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、 第二輸出端，第一輸入端、第二輸入端電耦合至直流電源；高頻開關(guān)管由開關(guān)性能良好和導(dǎo)通電阻較低的MOSFET組成；由高性能二極管組成的續(xù)流電路(該電路可以優(yōu)化選擇二極管的類型，如超快恢復(fù)二極管或碳化硅二極管)以及阻斷電路(該電路由低壓降，低電壓的肖特基二極管組成)屏蔽MOSFET寄生二極管的工作。周波逆變器部分包括由多個MOSFET (VTU VT2、VT3、VT4)組成的第二電橋，第二電橋具有第三輸入端、第四輸入端、第三輸出端、第四輸出端，第三輸入端、第四輸入端分別通過其中一個第二二極管(VD9、VD10)電耦合至直流電源，以使第二電橋、一對第二二極管 (VD9、VD10)形成第一電橋的單向并聯(lián)支路；濾波部分包括第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2)，第一濾波電感(Li)電連接至第二輸出端、第三輸出端，第二濾波電感(L2)電連接至第一輸出端、第四輸出端，以使第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2)之間形成交流輸出端，由于沒有電氣隔離，框中最好選用兩個參數(shù)一樣的濾波電感。需要指出的是，上圖的MOSFET型全橋逆變電路需要采用雙極性控制，以減小電磁干擾；二極管D9和DlO用于阻斷MOSFET寄生二極管參與電路續(xù)流，D5、D6、D7、D8用于提供另外的續(xù)流通道(本專利的核心所在)，這樣通過輔助續(xù)流部分就可以實現(xiàn)阻斷MOSFET寄生二極管參與電路的續(xù)流工作。附圖3給出了雙極性控制方式下開關(guān)管所加的脈沖波形。在PWM調(diào)制方式下，開關(guān)周期為Ts，在正半開關(guān)周期內(nèi)VTl和VT4導(dǎo)通時間為Ton ；負(fù)半周期內(nèi)VT2和VT3導(dǎo)通時間也為Ton。當(dāng)所有的開關(guān)管都不工作時，電路的輔助續(xù)流部分將代替MOSFET寄生二極管， 參加電路的續(xù)流工作。附圖4至附圖7依次為電路在正負(fù)半周期內(nèi)的四種工作狀態(tài)(箭頭為此狀態(tài)電流的流向)，其中附圖4和附圖5為正半周期內(nèi)的電流流向圖，附圖5為輔助續(xù)流電路工作時的電流流向；附圖6和附圖7為負(fù)半周期內(nèi)的電流流向，附圖7為輔助續(xù)流電路工作時的電流流向。附圖8為該逆變電路在雙極性SPWM調(diào)制下的交流側(cè)電壓波形，其中方波為AB之間的電壓，虛線部分為濾波后得到的實際波形；附圖9為該逆變電路在雙極性SPWM調(diào)制下的交流側(cè)電流波形，其中實線部分為濾波之前的電流波形，虛線部分為濾波后得到的實際波形。
5[0031]通過上述內(nèi)容可以看出，通過采用MOSFET作為逆變電路的開關(guān)管以及在原電路的基礎(chǔ)上添加由性能優(yōu)異的二極管組成的輔助續(xù)流電路屏蔽MOSFET寄生二極管參與電路的續(xù)流工作，可以有效地提高電路的工作頻率，降低開關(guān)管的損耗，減小因MOSFET寄生二極管參與工作帶來的損耗，改進(jìn)后的雙極性調(diào)制型全橋逆變電路轉(zhuǎn)化效率明顯提高。本實用新型通過改進(jìn)原雙極性調(diào)制全橋逆變電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在原電路的基礎(chǔ)上加入由性能優(yōu)異的二極管組成的輔助續(xù)流電路，(該電路能夠)同時屏蔽MOSET寄生二極管， 所以主電路可以選擇MOSFET作為開關(guān)管，進(jìn)一步減小功率器件的開關(guān)損耗，實現(xiàn)提高全橋逆變電路的效率的目的。本方案提高了雙極性調(diào)制型MOSFET全橋逆變電路的轉(zhuǎn)化效率，同時具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定等多方面特點。以上實施方式只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人了解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路，其特征在于，它包括依次相電連接的輔助續(xù)流部分、周波逆變器部分、濾波部分，其中，所述的輔助續(xù)流部分包括續(xù)流電路、阻斷電路，所述的續(xù)流電路包括由多個第一二極管(VD5、VD6、VD7、VD8)組成的第一電橋，所述的第一電橋具有第一輸入端、第二輸入端、 第一輸出端、第二輸出端，所述的第一輸入端、第二輸入端電耦合至直流電源，所述的阻斷電路包括設(shè)置于所述的續(xù)流電路與所述的周波逆變器部分之間的一對第二二極管(VD9、 VD10)；所述的周波逆變器部分包括由多個MOSFET (VTU VT2、VT3、VT4)組成的第二電橋，所述的第二電橋具有第三輸入端、第四輸入端、第三輸出端、第四輸出端，所述的第三輸入端、 第四輸入端分別通過其中一個所述的第二二極管(VD9、VD10)電耦合至直流電源，以使所述的第二電橋、一對第二二極管(VD9、VD10)形成所述的第一電橋的單向并聯(lián)支路；所述的濾波部分包括第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2)，所述的第一濾波電感 (Li)電連接至所述的第二輸出端、第三輸出端，所述的第二濾波電感(L2)電連接至所述的第一輸出端、第四輸出端，以使所述的第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2)之間形成交流輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路，其特征在于所述的第一二極管(VD5、VD6、VD7、VD8)采用超快恢復(fù)二極管或碳化硅二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路，其特征在于所述的第二二極管(VD9、VD10)采用肖特基二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路，其特征在于所述的第一濾波電感(Li)、第二濾波電感(L2)具有相同的工作參數(shù)。
專利摘要本實用新型公開了一種雙極性調(diào)制MOSFET全橋逆變電路，包括依次相電連接的輔助續(xù)流部分、周波逆變器部分、濾波部分，輔助續(xù)流部分包括續(xù)流電路、阻斷電路，續(xù)流電路包括由多個第一二極管組成的第一電橋，第一電橋電耦合至直流電源，阻斷電路包括設(shè)置于續(xù)流電路與周波逆變器部分之間的一對第二二極管；周波逆變器部分包括由多個MOSFET組成的第二電橋，第二電橋兩個輸入端分別通過一個第二二極管電耦合至直流電源，以使第二電橋、一對第二二極管形成第一電橋的單向并聯(lián)支路；濾波部分包括第一濾波電感、第二濾波電感，第一濾波電感、第二濾波電感之間形成交流輸出端。本實用新型提高了雙極性調(diào)制型MOSFET全橋逆變電路轉(zhuǎn)化效率，并且結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定。
文檔編號H02M7/5387GK202094817SQ20112020330
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者李冬, 李曉鋒 申請人:江蘇艾索新能源股份有限公司