[发明专利]一种四线输出变换器及由四线输出变换器组成的逆变器

说明书

技术领域

  本发明涉及将直流电转变为交流电的电路——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。 

  

背景技术

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。 

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。 

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。 

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。 

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。 

  

发明内容

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。 

      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C1、第二电容C2、第一变换器Cv1、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MN、第四供电线N为负载供电，其中，

第一电容C1并联在第一直流电源S1两端，第二电容C2并联在第二直流电源S2两端，第一电容C1的正极连接第一供电线P，第一电容C1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S1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Cv1的输入端连接第一电容C1的负极，第一变换器Cv1的输出端连接第二供电线MP，第一变换器Cv1的公共端连接第一供电线P，其用于将电能从第一电容C1两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MN之间。

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。

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。 

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；