電壓均衡電路及三相逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及逆變器，具體涉及一種電壓均衡電路及一種三相逆變器。
【背景技術】
[0002]逆變器是一種將直流電(DC)轉換為交流電(AC)的電力電子器件。隨著科技和技術的發展，對電源的質量的要求也越來越高。要求逆變器具有同時向不平衡和非線性負載高質量供電的能力。
[0003]現有技術的三相逆變器有多種電路拓撲，各種電路拓撲都有其優缺點。傳統的三相逆變器包括三個輪流導通的橋臂，當帶載三相不平衡負載時，三相輸出電壓會發生很大的畸變。
[0004]現有的一種應用較多的拓撲是分裂電容式的逆變器拓撲。如圖1所示，分裂電容式的三相逆變器，通過分裂電容對直流母線分壓來進行中性點的鉗位。這種拓撲具有結構簡單，不需要進行大量的外圍采樣和算法計算，控制方便等優點。但是這種拓撲只能在一定程度上帶載不平衡負載，若較大的零序電流從其中一個流過，就會引起該電容電壓的變化，因為直流母線電壓的鉗位作用，所以中性點的電壓也會發生漂移。分裂電容式的三相逆變器在帶不平衡三相負載時，無法保證中性點的電壓穩定，限制了其在不平衡負載場合的應用。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提出一種電壓均衡電路及一種三相逆變器，以解決三相逆變器的中性點的電壓不穩定的問題。
[0006]第一方面，本發明提出一種電壓均衡電路用于穩定逆變器的中性點的電壓，所述逆變器包括正直流母線、負直流母線、以及串聯在所述正直流母線和負直流母線之間的第一電容和第二電容，所述中性點為所述第一電容和第二電容的中間節點，所述電壓均衡電路包括:第一開關管至第四開關管、第一二極管至第四二極管以及變壓器；所述變壓器包括第一線圈和第二線圈，所述變壓器的變比為1:1;所述第一開關管和第二開關管依次串聯在正直流母線和負直流母線之間；所述第三開關管和第四開關管依次串聯在正直流母線和負直流母線之間；所述第一二極管至第四二極管分別與第一開關管至第四開關管反并聯；所述第一線圈的非同名端連接所述逆變器的中性點，同名端連接所述第一開關管和第二開關管的中間結點；所述第二線圈的同名端連接所述逆變器的中性點，非同名端連接所述第三開關管和第四開關管的中間結點；所述第一開關管至第四開關管在控制信號的控制下導通或斷開，使得所述中性點的電壓保持穩定。
[0007]優選地，所述第一開關管至第四開關管分別為絕緣柵雙極型晶體管，所述第一二極管至第四二極管分別為所述第一開關管至第四開關管的體二極管；所述第一開關管的集電極連接正直流母線，第一開關管的發射極連接所述第二開關管的集電極，所述第二開關管的發射極連接負直流母線；所述第三開關管的集電極連接正直流母線，第三開關管的發射極連接所述第四開關管的集電極，所述第四開關管的發射極連接負直流母線。
[0008]優選地，上述的電壓均衡電路，當正直流母線與中性點之間的電壓大于第一預定值時，所述電壓均衡電路處于第一模式，所述第一模式包括依次的第一模態至第四模態；在所述第一模態，第一開關管導通，第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第二模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第三模態，第三開關管導通，第一開關管、第二開關管和第四開關管斷開；在所述第四模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；當正直流母線與中性點之間的電壓小于第二預定值，所述電壓均衡電路處于第二模式，所述第二模式包括依次的第五模態至第八模態；在所述第五模態，第二開關管導通，第一開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第六模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第七模態，第四開關管導通，第一開關管、第二開關管和第三開關管斷開；在所述第八模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開。
[0009]優選地，所述第一預定值等于所述正直流母線與負直流母線之間電壓的一半，所述第二預定值等于所述正直流母線與負直流母線之間電壓的一半。
[0010]優選地，當正直流母線與中性點之間的電壓小于第一預定值并且大于第二預定值，所述電壓均衡電路處于第三模式，在所述第三模式，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開。
[0011]第二方面，本發明提出一種三相逆變器，包括:電壓均衡電路，正直流母線、負直流母線、串聯在所述正直流母線和負直流母線之間的第一電容和第二電容、用于產生第一相電壓的第一逆變電路、用于產生第二相電壓的第二逆變電路、用于產生第三相電壓的第三逆變電路，所述電壓均衡電路包括:第一開關管至第四開關管、第一二極管至第四二極管以及變壓器；所述變壓器包括第一線圈和第二線圈；所述變壓器的變比為1:1;所述第一開關管和第二開關管依次串聯在正直流母線和負直流母線之間；所述第三開關管和第四開關管依次串聯在正直流母線和負直流母線之間；所述第一二極管至第四二極管分別與第一開關管至第四開關管反并聯；所述第一線圈的非同名端連接所述第一電容和第二電容的中間結點，同名端連接所述第一開關管和第二開關管的中間結點；所述第二線圈的同名端連接所述第一電容和第二電容的中間結點，非同名端連接所述第三開關管和第四開關管的中間結點；所述第一開關管至第四開關管在控制信號的控制下導通或斷開，使得所述第一電容和第二電容的中間節點的電壓保持穩定。
[0012]優選地，所述第一開關管至第四開關管分別為絕緣柵雙極型晶體管，所述第一二極管至第四二極管分別為所述第一開關管至第四開關管的體二極管；所述第一開關管的集電極連接正直流母線，第一開關管的發射極連接所述第二開關管的集電極，所述第二開關管的發射極連接負直流母線；所述第三開關管的集電極連接正直流母線，第三開關管的發射極連接所述第四開關管的集電極，所述第四開關管的發射極連接負直流母線。
[0013]優選地，上述的三相逆變器，所述正直流母線與所述第一電容和第二電容的中間節點之間的電壓大于第一預定值時，所述電壓均衡電路處于第一模式，所述第一模式包括依次的第一模態至第四模態；在所述第一模態，第一開關管導通，第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第二模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第三模態，第三開關管導通，第一開關管、第二開關管和第四開關管斷開；在所述第四模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；所述正直流母線與所述第一電容和第二電容的中間節點之間的電壓小于第二預定值時，所述電壓均衡電路處于第二模式，所述第二模式包括依次的第五模態至第八模態；在所述第五模態，第二開關管導通，第一開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第六模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開；在所述第七模態，第四開關管導通，第一開關管、第二開關管和第三開關管斷開；在所述第八模態，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開。
[0014]優選地，所述第一預定值等于所述正直流母線與負直流母線之間電壓的一半，所述第二預定值等于所述正直流母線與負直流母線之間電壓的一半。
[0015]優選地，當正直流母線與中性點之間的電壓小于第一預定值并且大于第二預定值，所述電壓均衡電路處于第三模式，在所述第三模式，第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管斷開。
[0016]本發明的三相逆變器，能夠抑制三相負載不平衡時，逆變器的中性點的電壓波動，通過變壓器原副邊的變換能夠很好的泄放剩磁，有效的抑制變壓器的磁飽和，而且原副邊的切換還能夠使變壓器接近滿占空比運行，達到接近100 %。
【附圖說明】
[0017]通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其它目的、特征和優點將更為清楚，在附圖中:
[0018]圖1示出現有技術的分裂電容式的三相逆變器的電路拓撲；
[0019]圖2示出參考設計的分裂電容式的三相逆變器的電路拓撲；
[0020]圖3a_3d分別示出參考設計的分裂電容式的三相逆變器的第一模態的電流回路圖、第二模態的電流回路圖、第三模態的電流回路圖、第四模態的電流回路圖；
[0021]圖4示出根據本發明的實施例的三相逆變器的電路拓撲；
[0022]圖5a_5h分別不出根據本發明的實施例的電壓均衡電路的第一模態至第八模態的電流回路圖；
[0023]圖6示出根據本發明的實