[发明专利]逆变器电路及其控制方法、逆变器电路控制装置

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电力技术领域，尤其涉及一种逆变器电路及其控制方法、逆变器电路控制装置。

背景技术

逆变器电路是一种将直流电转换成交流电的电路，是一种将直流能量转换为交流能量的电路，其包括输出交流电压形式，如不间断电源；以及跟随外部交流电压而输出交流电流的形式，如太阳能并网逆变器，风力并网发电机等。

传统的逆变器电路可以如图1所示，其包括直流源DC，交流源AC，四个开关元件Q1、Q2、Q3和Q4，以及电感L1和L2，其中的开关元件Q1和Q2串联形成第一桥臂，开关元件Q3和Q4串联形成第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂并联在直流电源DC的两端，另外上述的滤波电感L1、交流源AC和滤波电感L2依次串联形成交流源电路，该交流源电路的一端连接在开关元件Q1和Q2之间，该交流源电路的另一端连接在第二桥臂的开关元件Q3和Q4之间。另外还可以设置与各个开关元件并联的二极管D1、D2、D3和D4，上述的各个二极管的负极比正极更接近直接电流源的正端。

如图2所示，上述逆变器电路的工作原理是：首先导通开关元件Q1和Q4，使得电流回路从直流源正端出发，流经Q1，L2，AC，L1，Q4，最后返回到直流源的负端，此时，逆变电路输出的电压，即A、B两点之间的电压U_ab为直流源的电压U_dc。当Q4关断时，由于电感L1、L2的续流作用，在Q3未导通前的瞬间，电流回路为L2，AC，L1，D3，Q1，L2，Q3导通后，电流回路为L2，AC，L1，Q3，Q1，L2。此时逆变电路输出的电压U_ab为0。通过令U_ab电压在U_dc和0之间作高频转换，并通过对Q4导通和关断时间长短的控制，使U_ab电压在Q1导通的半个周期内与正弦正半波在面积上等效，U_ab的高频电压脉冲经过L1、L2滤波作用，与交流源的正弦正半波同相位，实现电压跟随。

在一个工频工作周期内，Q1、Q3分别导通半个工频周期，在Q3导通的半个周期内的工作情况与图2所示的工作情况类似，具体可参见图3。通过对直流源的输出电流的控制，可以实现输出如图4所示的电流波形。如图2和图3所示，i0表示电流的流向。

开关损耗是指开关在导通和关断之间切换的过程中产生的损耗，即在开关导通过程中，开关两端电压下降与流过开关的电流上升在时间上出现交叠而产生的功耗，即导通损耗；或在开关关断过程中，流过开关的电流下降与开关两端电压上升在时间上出现交叠而产生的功耗，即关断损耗。无法避免开关损耗的开关叫做硬开关，可以避免开关损耗的开关叫做软开关。

如上述图2所示的工作原理，在其中Q4在关断过程中，流经Q4的电流io从某个值降为0的过程中，电压从0升为Udc，二者有时间交叠，产生了关断损耗；Q4在导通过程中，其两端电压从Udc降为0的过程中，电流从0升为io，二者有时间交叠，产生了导通损耗；所以Q4是个硬开关。同时，其中的Q2在导通和关断过程中也会产生导通损耗和开断损耗。

综上所述，现有逆变电路中的开关元件是硬开关，造成在将直流电转换为交流电的过程中功耗过大，能量转换效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种逆变器电路及其控制方法、逆变器电路控制装置，用以解决现有技术中的逆变器电路在将直流电转换为交流电的过程中功耗过大，能量转换效率低的缺陷。

本发明实施例提供一种逆变器电路，包括直流源、第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂分别连接所述直流源的正极和负极，所述第二桥臂分别连接所述直流源的正极和负极，所述第一桥臂和所述第二桥臂并联设置；

所述的第一桥臂包括串联的第一开关元件组和第二开关元件组，所述第一开关元件组包括并联的第一开关和第一二极管，所述第一二极管的负极与所述直流源的正极连接，所述第二开关元件组包括并联的第二开关和第二二极管，所述第二二极管的正极与所述直流源的负极连接；

所述第二桥臂包括串联的第三开关元件组和第四开关元件组，所述第三开关元件组包括并联的第三开关和第三二极管，所述第三二极管的负极与所述直流源的正极连接，所述第四开关元件组包括并联的第四开关和第四二极管，所述第四二极管的正极与所述直流源的负极连接；