[发明专利]一种“H”桥三重化三相逆变电源

说明书

本发明涉及一种电气工程中的逆变电源。

现有的的三相逆变电源，低电压的采用标准的六功率开关的逆变电路，输出端由工频变压器隔离调压，体积大，重量重，且电源的功率和效率难以提高。高电压的逆变电源(包括变频器)，主要有三种形式：1、高——低——高方式，即输入输出端接变压器升降压，中间部分由标准的低压三相逆变电路组成，因其体积大，转换环节多，成本高，效率低且技术上无先进性而被冷落。2、“三电平”方式，仅适用于中低压，且可靠性差。3、“H”桥直流电压叠加方式，由多个“H”桥串联构成一相，输出电压为DC-DC叠加。该方案输出波形好，谐波少，但由于要用几十组独立的移相电源，因此输入变压器体积很大，成本高；输出电流受“H”桥串联换流困难所限制，需用旁路可控硅协助换流，所用模块多，造价高，故障率高。

本发明旨在克服现有三相逆变电路的不足之处，提供一种小体积、高效率、且高、中、低压均适用的“H”桥三重化三相逆变电路。

实现本发明目的的“H”桥三重化三相逆变电源由隔离变压器、分别接于变压器的三个副边的三个整流电路ZD1、ZD2、ZD3、三个分别对应接于各整流电路的一输出端的充电限流器RJ1、RJ2、RJ3、三个分别对应并接于各充电限流器输出端与各整流电路另一输出端的滤波电容C01、C02、C03和“H”桥H1、H2、H3、三个分别对应接于H1、H2、H3一输出端的滤波电抗器L1、L2、L3以及三个其一端共接于三个“H”桥的另一输出端、另一端各自分别对应接L1、L2、L3输出端的滤波电容C11、C12、C13所构成。使用时变压器的原边接交流电源，三个电抗器的与滤波电容相接的一端分别构成本逆变电源的U、V、W输出端，三个“H”桥的共接端(即三个滤波电容的另一端)构成本逆变电源的“0”线端。通过采用三个“H”桥巧妙连接，构成了无输出变压器的三相四线制的逆变电路，通过分别按照三相正弦波电压波形互差120°相位、采用SPWM方式调制其V-F曲线来控制三个H桥的工作状态，再采用三相异步调制方式，使相输出电压波形在叠加时其开关频率异步，即完成波形的错开合成，从而实现输出波形倍频。由于三个H桥的直流电压各自独立，当每两相电压波形叠加时使电压值提高了一倍，达到倍压效果。工作时电压波形为三相独立的交流电压的三重化矢量叠加，电压波形为多个电压阶梯台阶，更接近正弦波，从而达到其输出电压波形趋于正弦化的目的。同时由于三个独立的交流电压是按三相正弦规律控制的，其矢量“和”为0，即获得了“0”电位中心线。从而实现同时对三相输出电源的电压叠加和波形的三重化，具有倍压特点和输出电压波形正弦化的特点。

本发明与现有技术相比，还具有如下优点：

1、用于高、中、低压逆变，输出特性硬，三相平衡性好。

2、对电网的谐波污染小，由于输入端采用变压器隔离整流电路采用不可控二极管，对输入端无谐波污染。输出端采用LC滤波，输出为正弦波。

3、输出电压波形由两个独立的相电压叠加，其载波频率是调制频率的两倍，因此高频阻抗大大提高，滤波更容易，效果更佳。换句话说，在相同的电抗滤波阻抗下，可减小电子功率开关的开关频率，从而减少高频开关损耗，提高效率。

4、输出电压是变压器副边电压的两倍，而“H”桥中电子功率开关承受的电压为输出电压的0.816倍，比传统的标准三相逆变电路中电子功率开关承受的电压(为输出电压的1.414倍)低得多，因此可靠性高。

下面结合附图给实施例。

图1为本发明的结构框图

图2为本实施例的电路图