逆變器設(shè)計制造方法專利技術(shù)集直流交流

1、(19)中民*CN102035419A*(12)發(fā)明專利申請(10)申請公布號(43)申請公布日CN 1020354192011.04.27A(21)申請?zhí)?01010294318.7(22)申請日2010.09.25(30)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)12/567,2192009.09.25 US(71)申請人地址 中國電子國際九龍觀塘榮業(yè)街 2 號振萬廣場 16 樓 &17 樓(72)發(fā)明人(74)專利機構(gòu) 北京市柳沈11105人沙捷(51)Int.Cl.H02M 7/48 (2007.01)H02M 7/537 (2006.01)權(quán)利要求書 3 頁 說明書 7 頁 附圖 12 頁(54) 發(fā)明名稱

2、直流交流逆變器(57) 摘要公開了一種操作 DC-AC 逆變器以產(chǎn)生具有交替的正半周期和負半周期的 AC 功率的方法。該逆變器包括連接到 DC 電源的輸入、輸出、耦合在輸入和輸出之間的第一降壓變換器以及耦合在輸入和輸出之間的第二降壓變換器。該方法包括交替地操作第一降壓變換器和第二降壓變換器以在輸出交替地產(chǎn)生正半周期和負半周期。CN 102035419 A權(quán)利要求書CN 102035419 A1/3 頁1. 一種用于將 DC 功率輸入轉(zhuǎn)換成 AC 功率輸出的 DC-AC 逆變器，該逆變器包括 ： 輸入，用于連接到 DC 電源 ；輸出，包括第一輸出端和第二輸出端 ；第一降壓變換器，耦合在所述輸入和

3、所述輸出之間 ； 第二降壓變換器，耦合在所述輸入和所述輸出之間 ；以及器，用于交替地操作所述第一降壓變換器和所述第二降壓變換器以在所述輸出產(chǎn)生 AC 功率。2. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的逆變器，其中所述 AC 功率包括交替的正半周期和負半周期，所述器配置成操作所述第一降壓變換器，產(chǎn)生所述正半周期，和操作所述第二降壓變換器，產(chǎn)生所述負半周期。3. 根據(jù)權(quán)利要求 2 所述的逆變器，其中所述器配置成在所述第二降壓變換器工作時不操作所述第一降壓變換器，且在所述第一降壓變換器工作時不操作所述第二降壓變換器。4. 根據(jù)權(quán)利要求 2 所述的逆變器，其中所述第一降壓變換器的輸出耦合到所述第一輸出端，所述第二降

4、壓變換器的輸出耦合到所述第二輸出端。5. 根據(jù)權(quán)利要求 4 所述的逆變器，還包括耦合在所述第一輸出端和參考電壓端之間的第一開關(guān)，和耦合在所述第二輸出端與所述參考電壓端之間的第二開關(guān)。6. 根據(jù)權(quán)利要求 5 所述的逆變器，其中所述器配置成，在操作所述第二降壓變換器時，經(jīng)由所述第一開關(guān)將所述第一輸出端連接到所述參考電壓端，和配置成，在操作所述第一降壓變換器時，經(jīng)由所述第二開關(guān)將所述第二輸出端連接到所述參考電壓端。7. 根據(jù)權(quán)利要求 6 所述的逆變器，其中所述輸入包括 DC+ 端和 DC- 端，所述 DC- 端是所述參考電壓端。8. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的逆變器，其中所述第一降壓變換器包括與所述第

5、二降壓變換器共用的輸出電容器。9. 一種 DC-AC 逆變器，包括 ： 輸入，連接到 DC 電源 ；輸出，包括第一輸出端和第二輸出端，該輸出用于從所述逆變器輸出 AC 功率 ； 第一電源開關(guān)，具有第一端和第二端 ；第二電源開關(guān)，具有第一端和第二端 ； 第一電感器，具有第一端和第二端 ；和第二電感器，具有第一端和第二端 ； 第一接地開關(guān) ；第二接地開關(guān) ；并且所述第一電源開關(guān)的第一端和所述第二電源開關(guān)的第一端耦合到所述輸入，所述第一電源開關(guān)的第二端耦合到所述第一電感器的第一端，所述第二電源開關(guān)的第二端耦合到所述第二電感器的第一端，所述第一電感器的第二端耦合到所述第一輸出端，所述第二電感器的第二端

6、耦合到所述第二輸出端，所述第一接地開關(guān)耦合在所述第一輸出端和參考電壓端之間，且所述第二接地開關(guān)耦合在所述第二輸出端和所述參考電壓端之間。10. 根據(jù)權(quán)利要求 9 所述的逆變器，還包括耦合在所述第一電源開關(guān)的第二端和所述2權(quán)利要求書CN 102035419 A2/3 頁參考電壓端之間的第一二極管，和耦合在所述第二電源開關(guān)的第二端和所述參考電壓端之間的第二二極管。11. 根據(jù)權(quán)利要求 10 所述的逆變器，還包括器，該器配置成所述第一電源開關(guān)、所述第二電源開關(guān)、所述第一接地開關(guān)和所述第二接地開關(guān)，以在所述輸出產(chǎn)生 AC功率。12. 根據(jù)權(quán)利要求 11 所述的逆變器，還包括電壓傳感器，耦合到所述橫跨所

7、述第一輸出端和第二輸出端的電壓的信號。器，提供代表13. 根據(jù)權(quán)利要求 11 所述的逆變器，還包括耦合到所述表所述逆變器的輸出電流的信號。器的電流傳感器，提供代14. 根據(jù)權(quán)利要求 10 所述的逆變器，還包括輸出電容器，耦合在所述第一輸出端和第二輸出端之間。15. 一種操作 DC-AC 逆變器以產(chǎn)生具有交替的正半周期和負半周期的 AC 功率的方法， 該逆變器具有連接到 DC 電源的輸入、輸出、耦合在所述輸入和所述輸出之間的第一降壓變換器，以及耦合在所述輸入和所述輸出之間的第二降壓變換器，該方法包括交替地操作所 述第一降壓變換器和所述第二降壓變換器，以在所述輸出交替地產(chǎn)生所述正半周期和所述負半周

8、期。16. 根據(jù)權(quán)利要求 15 所述的方法，其替地操作所述第一降壓變換器和所述第二降壓變換器包括，在所述第二降壓變換器不工作時操作所述第一降壓變換器，和在所述第一降壓變換器不工作時操作所述第二降壓變換器。17. 根據(jù)權(quán)利要求 16 所述的方法，其中所述輸出包括第一輸出端和第二輸出端，該方法還包括在操作所述第二降壓變換器所述第一輸出端耦合到參考電壓，和在操作所述第一降壓變換器所述第二輸出端耦合到所述參考電壓。18. 根據(jù)權(quán)利要求 17 所述的方法，其中所述逆變器包括第一接地開關(guān)和第二接地開關(guān)，該第一接地開關(guān)耦合在所述第一輸出端和所述參考電壓之間，該第二接地開關(guān)耦合在所述第二輸出端和所述參考電壓之

9、間，其中將所述第一輸出端耦合到所述參考電壓包括經(jīng)由所述第一接地開關(guān)將所述第一輸出端耦合到所述參考電壓，將所述第二輸出端耦合到所述參考電壓包括經(jīng)由所述第二接地開關(guān)將所述第二輸出端耦合到所述參考電壓。19. 根據(jù)權(quán)利要求18 所述的方法，其中所述輸入包括DC+ 端和DC- 端，且其中所述輸出耦合到電力網(wǎng)絡(luò)，所述 DC- 端是所述參考電壓。20. 根據(jù)權(quán)利要求 19 所述的方法，其中所述第一降壓變換器包括第一電源開關(guān)，所述第二降壓變換器包括第二電源開關(guān)，且其替地操作所述第一降壓變換器和所述第二降壓變換器包括以所述電力網(wǎng)絡(luò)的線路頻率切換所述第一接地開關(guān)和第二接地開關(guān)，且以比該線路頻率高的頻率切換所述第

10、一電源開關(guān)和第二電源開關(guān)。21. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的逆變器，還包括第一鉗位器，耦合在所述第一降壓變換器和所述 DC 電源之間，和第二鉗位器，耦合在所述第二降壓變換器和所述 DC 電源之間。22. 根據(jù)權(quán)利要求 9 所述的逆變器，還包括耦合在所述第一電感器的第二端和所述 DC 電源之間的第一鉗位器以及耦合在所述第二電感器的第二端和所述 DC 電源之間的第二鉗位器。23. 根據(jù)權(quán)利要求 19 所述的方法，其中所述第一降壓變換器和所述第二降壓變換器被3權(quán)利要求書CN 102035419 A3/3 頁交替地操作，以產(chǎn)生基本恒定的輸出電流。24. 根據(jù)權(quán)利要求 23 所述的方法，其中所述逆變器包括

11、耦合在所述第一降壓變換器和所述 DC 電源之間的第一鉗位器，和耦合在所述第二降壓變換器和所述 DC 電源之間的第二鉗位器。25. 根據(jù)權(quán)利要求 6 所述的逆變器，其中所述輸入包括 DC+ 端和 DC- 端，所述 DC+ 端是所述參考電壓端。26. 根據(jù)權(quán)利要求 9 所述的逆變器，其中所述輸入包括 DC+ 端和 DC- 端，且其中所述DC- 端是所述參考電壓端。27. 根據(jù)權(quán)利要求9 所述的逆變器，其中所述輸入包括DC+ 端和DC- 端，且其中所述DC+端是所述參考電壓端。28. 根據(jù)權(quán)利要求 18 所述的方法，其中所述輸入包括 DC+ 端和 DC- 端， 所述輸出耦合到電力網(wǎng)絡(luò)，所述 DC-

12、端是所述參考電壓。4說明書CN 102035419 A1/7 頁直流交流逆變器技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及 DC-AC 逆變器。背景技術(shù)0002 本部分提供涉及本公開的背景信息，這些信息并不一定是現(xiàn)有技術(shù)。0003 一些電源變換器將直流電 (DC) 轉(zhuǎn)換成交流電 (AC)。這種 DC-AC 變換器通常被稱為逆變器。逆變器可以具有很多工業(yè)和商業(yè)用途，例如包括，將電池或光伏電源的 DC 電能轉(zhuǎn)換成用于負載的 AC 電能。逆變器還可用于向電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng) AC 電能。0004 圖 1 至圖 6 示出若干已知逆變器。圖 1 示出包括使用對稱雙極開關(guān)的半橋拓撲的逆變器。圖 2 示出采用具有對稱單極開關(guān)的變換器

13、的已知逆變器。圖 3 示出包括使用非對稱單極開關(guān)的變換器的另一已知逆變器。圖 4 示出包括由降壓變換器前端供電的變換器的另一已知逆變器。圖 5 中示出包括降壓變換器的修器。圖 6 中示出三級半橋逆變器。本的另一已知逆變發(fā)0005本部分提供本公開的綜述，且并不是本發(fā)明全部范圍和所有特征的綜合公開。0006根據(jù)本公開的一個方面，公開了一種操作 DC-AC 逆變器以產(chǎn)生具有交替的正半周期和負半周期的 AC 功率的方法。該逆變器具有連接到 DC 電源的輸入、輸出、耦合在輸入和輸出之間的第一降壓變換器，以及耦合在輸入和輸出之間的第二降壓變換器。該方法包括交替地操作第一降壓變換器和第二降壓變換器以在輸出交

14、替地產(chǎn)生正半周期和負半周期。0007根據(jù)本公開的另一方面，用于將 DC 功率輸入轉(zhuǎn)換成 AC 功率輸出的 DC-AC 逆變器包括用于連接到 DC 電源的輸入以及包括第一輸出端和第二輸出端的輸出。第一降壓變換器耦合在輸入和輸出之間，且第二降壓變換器耦合在輸入和輸出之間。該逆變器還包括用于交替地操作第一降壓變換器和第二降壓變換器以在輸出產(chǎn)生 AC 功率的器。0008根據(jù)本公開的又一方面，DC-AC 逆變器包括用于連接到 DC 電源的輸入以及包括第一輸出端和第二輸出端的輸出。該逆變器還包括具有第一端和第二端的第一電源開關(guān)以及具有第一端和第二端的第二電源開關(guān)。該逆變器還包括具有第一端和第二端的第一電感

15、器以及具有第一端和第二端的第二電感器。該逆變器還包括第一接地開關(guān)和第二接地開關(guān)。第一電源開關(guān)的第一端和第二電源開關(guān)的第一端耦合到輸入。第一電源開關(guān)的第二端耦合到第一電感器的第一端。第二電源開關(guān)的第二端耦合到第二電感器的第一端。第一電感器的第二端耦合到第一輸出端。第二電感器的第二端耦合到第二輸出端。第一接地開關(guān)耦合在第一輸出端和參考電壓之間，且第二接地開關(guān)耦合在第二輸出端和參考電壓之間。 0009根據(jù)此處提供的描述，其他應(yīng)用性領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)理解，本公開的各個方面可以地實施，也可與一個或多個其他方面組合起來實施。還應(yīng)理解，本概述中的描述和特定示例僅用于說明目的，且并不限制本公開的范圍。5說

16、明書CN 102035419 A2/7 頁附圖說明0010此處描述的附圖僅用于說明所選實施例而非說明全部可能實施例，且并不旨在限制本公開的范圍。圖 1- 圖 6 是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的各種逆變器設(shè)計的電路圖。圖 7 是根據(jù)本公開的一個示例性實施例的 DC-AC 逆變器的電路圖。圖 8 是圖 7 的逆變器在正半周期的等效電路圖。圖 9 是圖 7 的逆變器在負半周期的等效電路圖。圖 10 是圖 7 的逆變器在正半周期的簡化電路圖。00110012001300140015001600170018001900200021002200230024圖 11 是耦合到 400DC 電源輸入的圖 7 的逆變器的

17、模擬波形的曲線圖。圖 12 是圖 7 的逆變器的等效電路圖，示出了共模噪聲耦合路徑。圖 13 是當(dāng)電源開關(guān)導(dǎo)通時圖 12 的電路的等效電路圖。圖 14 是在空轉(zhuǎn)時期中圖 12 的電路的等效電路圖。圖 15 是用于圖 12 的電路的模擬電壓波形的曲線圖。圖 16 是放大到較小的時間標度的圖 15 的模擬電壓波形圖的一部分。圖 17 是圖 7 的逆變器在其輸出耦合到電力網(wǎng)絡(luò)時的電路圖。圖 18 是根據(jù)本公開的另一示例性實施例的示例性 DC-AC 逆變器的電路圖。圖 19 是根據(jù)本公開的示例性實施例包括兩個鉗位器 (clamp) 的示例性 DC-AC 逆變器的電路圖。0025圖 20 是根據(jù)本公開的

18、另一示例性實施例包括兩個鉗位器的示例性 DC-AC 逆變器的電路圖。0026在附圖的若干視圖中，相應(yīng)的參考標號表示相應(yīng)的部件。具體實施方式現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述示例性實施例。提供示例性實施例是為了使得本公開將被本領(lǐng)域技術(shù)00270028技術(shù)徹底理解，且領(lǐng)域傳達本發(fā)明的范圍。提出諸如特定部件、裝置和方法的示例這樣的很多特定細節(jié)，是為了提供對本公開的實施例的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)而言，很明顯，不必采用特定細節(jié)，示例性實施例可以以很多不同形式實施且并不應(yīng)理解為限制了本公開的范圍。在一些示例性實施例中，并不詳細描述的處理的裝置結(jié)構(gòu)和的技術(shù)。0029此處使用的術(shù)語僅用于描述特定示例性實施例，而并不

19、表示限制。當(dāng)在此使用時，除非上下文明確指明，否則表示單數(shù)形式的詞語“一”、“一個”和“該”可以包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語“包含”、“包括”以及“具有”是包含性的，且因此說明陳述的特征、整體、步驟、操作、元素和/ 或部件的存在，而不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元素、部件和 / 或它 們的組合的存在或附加。此處描述的方法步驟、處理和操作不應(yīng)理解成必須要求它們以討論或示意的特定順序來執(zhí)行，除非明確指定為執(zhí)行順序。還應(yīng)當(dāng)理解可以采用附加或備選步驟。0030當(dāng)或?qū)颖环Q為“在”另一或?qū)印吧稀保敖雍系健?、“連接到”或“耦合到”另一或?qū)訒r，它可以直接位于其他或?qū)由?，接合、連接或耦合到其他或?qū)?，或者可?/p>

20、存在中間和 / 或?qū)?。相反，?dāng)被稱為為“直接位于”另一或?qū)印吧稀薄ⅰ爸苯咏?說明書CN 102035419 A3/7 頁合到”、“直接連接到”或“直接耦合到”另一或?qū)訒r，不存在中間或?qū)?。用于描述元件之間的關(guān)系的其他詞匯應(yīng)以類似的方式理解 ( 例如“在 . 之間”與“直接在 . 之間”，“相鄰”與“直接相鄰”等 )。當(dāng)在此使用時，術(shù)語“和 / 或”包括一個或意和所有組合。相關(guān)列舉項的任0031盡管此處術(shù)語第一、第二、第三等可用于描述各種、部件、區(qū)域、層和 / 或部分，這些、部件、區(qū)域、層和 / 或部分不受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語可以僅用于將一個、部件、區(qū)域、層或部分與另一個、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)

21、。除非上下文明確指明，此處使用的諸如“第一”、“第二”的術(shù)語和其他數(shù)字術(shù)語并不暗示序列或順序。因而，下面討論的第一、部件、區(qū)域、層或部分可以命名為第二、部件、區(qū)域、層或部分，而不背離示例性實施例的教導(dǎo)。0032 根據(jù)本公開的一個方面，公開了一種操作 DC-AC 逆變器以產(chǎn)生具有交替的正半周期和負半周期的 AC 功率的方法。逆變器具有連接到 DC 電源的輸入、輸出、耦合在輸入和輸出之間的第一降壓變換器以及耦合在輸入和輸出之間的第二降壓變換器。該方法包括交替地操作該第一降壓變換器和該第二降壓變換器，以在輸出交替地產(chǎn)生正半周期和負半周期。0033 交替地操作該第一降壓變換器和該第二降壓變換器可以包括

22、在第二降壓變換器工作時不操作第一降壓變換器。類似地，它可以包括在第一降壓變換器工作時不操作第二降壓變換器。0034 逆變器輸出可以包括第一和第二輸出端，第一降壓變換器連接到第一輸出端，且第二降壓變換器連接到第二輸出端。以這種方式，如果每個降壓變換器都可操作以產(chǎn)生通過其相關(guān)電感器的正電流，則耦合跨接在第一和第二輸出端的負載將在逆變器輸出經(jīng)歷交替的正半周期和負半周期 ( 即，AC 功率 )。0035 逆變器的輸入可以耦合到任意合適的 DC 電源，例如包括電池、光伏電源、提供 DC功率的電源變換器等。逆變器的輸出可以耦合到需要 AC 功率的任意裝置或系統(tǒng)。0036可以使用任意合適的技術(shù)第一和第二降壓

23、變換器，這些技術(shù)例如包括平均電流模式技術(shù)、電壓模式正弦 PWM(SPWM)等。0037如果第一和第二降壓變換器分別連接到第一和第二輸出端，則該方法還可以包括在第二降壓變換器工作第一輸出端連接到參考電壓，且在第一降壓變換器工作該第二輸出端連接到參考電壓。照這樣，耦合到非工作降壓變換器的輸電壓。以連接到參考0038逆變器還可以包括耦合在輸出端和參考電壓之間的接地開關(guān)，用于交替地連接第一和第二輸出端到參考電壓。0039 參考電壓可以是任意合適的參考電壓，例如包括 DC 電源的負端 (DC-)、DC 電源的正端 (DC+)、系統(tǒng)接地、接地、浮動接地等。0040 在上述方法的一個示例性應(yīng)用中，DC/AC

24、 逆變器的輸出可以連接到電力網(wǎng)絡(luò)，用于向電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng) AC 功率。對于這些并網(wǎng)應(yīng)用，如果輸出端交替地連接到參考電壓，則電力網(wǎng)絡(luò)端將同樣交替地連接到參考電壓。這可以減小某些應(yīng)用 ( 包括逆變器輸入耦合到光伏電源的某些應(yīng)用 ) 中的電磁干擾 (EMI)。0041 另外，如果逆變器包括接地開關(guān)，降壓變換器包括電源開關(guān)，且逆變器輸出關(guān)聯(lián)到7說明書CN 102035419 A4/7 頁電力網(wǎng)絡(luò)，則該方法還包括以電力網(wǎng)絡(luò)的線路頻率切換接地開關(guān)，以及以比該線路頻率更高的頻率切換電源開關(guān)。0042 現(xiàn)在將參考圖 7- 圖 15 描述能夠執(zhí)行上述方法的 DC-AC 逆變器的一個示例性實施例。但，應(yīng)當(dāng)理解，該方法

25、可以使用含有第一和第二降壓變換器的各式其他逆變器設(shè)計來實踐，且該方法不限于圖 7 所示的特定示例。0043 如圖 7 所示，逆變器 100 包括用于連接到 DC 電源 VDC 的輸入 102，以及包括第一輸出端 106 和第二輸出端 108 的輸出 104。第一降壓變換器 110 耦合在輸出 102 和輸出 104之間。第二降壓變換器 112 也耦合在輸入 102 和輸出 104 之間。逆變器 100 還包括器114，用于交替地操作第一降壓變換器 110 和第二降壓變換器 112 以在輸出 104 產(chǎn)生 AC 功率。0044 在圖 7 所示的特定實施例中，逆變器 100 包括耦合在第一輸出端

26、106 和參考電壓端之間的第一接地開關(guān) 116 以及耦合在第二輸出端 108 和參考電壓端之間的第二接地開關(guān)118。在該示例中，參考電壓端是輸入 102 的 DC- 端。備選地，可以采用其他任意合適的參考電壓，例如包括輸入 102 的 DC+ 端、系統(tǒng)接地、接地、浮動接地等。0045 接地開關(guān) 116、118 在交替的半周期中閉合以將它們各自的輸出端 106、108 耦合到參考電壓端。例如，當(dāng)?shù)谝唤祲鹤儞Q器 110 工作時，第二降壓變換器 112 不工作，并且第二開關(guān) 118 被器 114 閉合以將第二輸出端 108 耦合到參考電壓。類似地，當(dāng)?shù)诙祲鹤儞Q器 112 工作時，第一降壓變換器 1

27、10 不工作，且第一開關(guān) 116 被端 106 耦合到參考電壓。器 114 閉合以將輸出0046在該示例性實施例中，逆變器 100 包括電壓傳感器 VSEN1，用以感測逆變器 100的輸出電壓和向器 114 提供代表該輸出電壓的信號。逆變器 100 還包括電流傳感器ISEN1，用以感測逆變器 100 的輸出電流和向器 114 提供代表該輸出電流的信號。電壓傳感器 VSEN 1 和電流傳感器 ISEN1 可以是分別適于測量電壓和電流的任意類型的傳感器。例如，電壓傳感器 VSEN1 可以是耦合跨接在輸出端 106、108 的電阻器和適當(dāng)?shù)碾娐废到y(tǒng)，電流傳感器 ISENI1 可以是與輸出端 106、

28、108 之一串聯(lián)的低阻值電阻器，電流傳感器 ISEN 1可以是0047傳感器等。器 114 配置成交替地操作產(chǎn)生正半周期的第一降壓變換器 110 和產(chǎn)生負半周期的第二降壓變換器 112。而且，在該示例性實施例中器 114 配置成當(dāng)降壓變換器110、112 之一正在操作時不操作降壓變換器110、112 其中的另一個。在第一降壓變換器110和第二降壓變換器 112 的操作之間可以存在短暫的死時間 (dead time)，即，逆變器 110、112 均不工作的時間。死時間幫助避免第一和第二開關(guān) 116、118 同時導(dǎo)通。器 114 還提供切換信號以操作第一接地開關(guān) 116 和第二接地開關(guān) 118，從

29、而交連接到參考電壓。輸出端 106、108器 114 可以是逆變器 100 的器，或者還可以其他電路、系統(tǒng) ( 包0048括負載) 等。合適的器的示例包括數(shù)字信號處理器(DSP)、微處理器、微器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及這些裝置的組合。0049 在圖 7 所示的示例性實施例中，第一降壓變換器 100 包括電源開關(guān) Q4、電感器 L2 和二極管 D2。類似地，第二降壓變換器 112 包括電源開關(guān) Q3、電感器 L1 和二極管 D1。第一降壓變換器 110 和第二降壓變換器 112 共享耦合跨接在輸出端 106、108 之間的輸出電容器8說明書CN 102035419 A5/7 頁120

30、。0050 BJT0051盡管接地和電源開關(guān)被示為 MOSFET，應(yīng)當(dāng)理解，可以采用其他類型的開關(guān)，例如等。圖 8 是當(dāng)逆變器 100 產(chǎn)生正半周期時逆變器 100 的等效電路。從圖 8 可以看出，當(dāng)產(chǎn)生正半周期時，逆變器 100 簡化為第一降壓變換器 110。類似地，圖 9 是當(dāng)逆變器 100產(chǎn)生負半周期時逆變器 100 的等效電路。從圖 9 可以看出，當(dāng)產(chǎn)生負半周期時，逆變器 100簡化為第二降壓變換器 112。0052為了產(chǎn)生正半周期器 114 使用合適的技術(shù)操作第一降壓變換器 110，以產(chǎn)生大體上為正弦的輸出電流。在此時間器 114 還向第二接地開關(guān) 118 提供導(dǎo)致第二接地開關(guān) 11

31、8 閉合的信號。因此，當(dāng)?shù)谝唤祲鹤儞Q器 110 在輸出 104 產(chǎn)生正半周期時，第二輸出端 108 耦合到參考電壓。相反，為了產(chǎn)生負半周期器使用合適的技術(shù)操作第二降壓變換器 112，以產(chǎn)生大體上為正弦的輸出電流。在此時間器 114 還向第一接地開關(guān) 116 提供導(dǎo)致第一接地開關(guān) 116 閉合的信號。因此，當(dāng)?shù)诙祲鹤儞Q器112 在輸出 104 產(chǎn)生負半周期時，第一輸出端 106 耦合到參考電壓。通過分別交替地操作第一和第二降壓變換器且交替地閉合第二和第一接地開關(guān)，在輸出 104 產(chǎn)生交替的正半周期和負半周期 ( 即，AC 功率 )。0053圖 10 中示意了另一等效電路，示出正半周期中的逆變器

32、 100。如圖 10 所示，第二接地開關(guān) (Q1) 被短接到參考電壓。0054圖 11 示出在每個正半周期 122 和每個負半周期 124 期間逆變器 100 的模擬波形。如圖 11 所示，在正半周期 122 中當(dāng)?shù)诙拥亻_關(guān) (Q1) 閉合時，第二接地開關(guān) (Q1) 兩端的電壓 130 近似為零。此時，第一接地開關(guān) (Q2) 兩端的電壓以大體上正弦的方式升高和降低，且基本上跟蹤通過電感器 L2 的電流 128。在負半周期 124，在閉合的第一接地開關(guān) (Q2)兩端的電壓 126 近似為零。此時，第二接地開關(guān) (Q1) 兩端的電壓以大體上正弦的方式升高和降低，且基本上跟蹤通過電感器 L1 的電

33、流。因為第一降壓變換器 110 和第二降壓變換器112 耦合到不同的輸出端 106、108，跨接輸出端 106、108 的負載將經(jīng)歷具有交替的正半周期和負半周期的基本上為正弦的輸出。0055圖 12 是逆變器 100 的另一等效電路，示出了在各正半周期期間的共模噪聲耦合路徑。圖 13 是當(dāng)?shù)谝唤祲鹤儞Q器 110 的電源開關(guān) (Q4) 導(dǎo)通時逆變器 100 的等效電路。圖 14 是在正半周期期間當(dāng)電源開關(guān) (Q4) 關(guān)斷( 即，正半周期期間的空轉(zhuǎn)時期 ) 時逆變器 100 的等效電路。0056 圖 15 和圖 16 示出在逆變器 100 的不同節(jié)點處的對地電壓。圖 15 和圖 16 包括電源開關(guān)

34、 Q4 上的漏源電壓 (drain to sink voltage)(Vds) 的波形 136。當(dāng)電源開關(guān) Q4 導(dǎo)通( 即，導(dǎo)電的、閉合等 ) 時，電源開關(guān) Q4 將具有接近 0的 Vds，而當(dāng)電源開關(guān) Q4 關(guān)斷( 即不導(dǎo)電的、斷開等 ) 時，Vds 約為 DC 電源 VDC 的電壓( 在本示例中為 400)。二極管 D2 的陰極和接地之間的電壓的波形 138 也在圖 15 和圖 16 中示出。該電壓，即 CM1，在電源開關(guān) Q4 導(dǎo)通近似等于 DC 電源 VDC 的電壓減去逆變器 100 的 AC 輸出電壓的一半，而在電源開關(guān) Q4 關(guān)斷時近似等于逆變器 100 的 AC 輸出電壓的負一

35、半。如圖 15 中的波形140 和 143 所示，CM2 和 CM3( 圖 12- 圖 14 中 ) 兩端的電壓是低頻電壓。具體而言，該電壓可以具有逆變器 100 的輸出 104 關(guān)聯(lián)的電力網(wǎng)絡(luò)的線路頻率。與 CM2 和 CM3 兩端的高頻電9說明書CN 102035419 A6/7 頁壓相比，這些低頻電壓可以導(dǎo)致減小的 EMI。0057 圖 17 示出了連接到電力網(wǎng)絡(luò) 144 的逆變器 100。在該示例中，以網(wǎng)絡(luò) 144 的線路頻率切換第一接地開關(guān) (Q2) 和第二接地開關(guān) (Q1)，使得逆變器 100 產(chǎn)生與網(wǎng)絡(luò) 144( 除了逆變器 100 之外，還從一個或多個其它源接收 AC 功率 )

36、 同相的 AC 功率。0058 在圖 18 中示出了能夠執(zhí)行上述方法的 DC-AC 逆變器 200 的另一示例。逆變器 200 以與上面討論的逆變器 100 類似的方式操作。對于正半周期，接地開關(guān) Q1 將保持導(dǎo)通，且電源開關(guān) Q4、電感器 L2 和二極管 D2 將作為降壓變換器進行工作。在負半周期，接地開關(guān)Q2 將導(dǎo)通，且電源開關(guān) Q3、電感器 L1 和二極管 D1 將作為降壓變換器進行工作。但，和逆變器 100 相比，在逆變器 200 中，電源開關(guān) Q3、Q4 的位置分別與二極管 D1、D2 交換。當(dāng)接地開關(guān) Q2、Q1 交替地導(dǎo)通時，第一輸出端 206 或第二輸出端 208 分別耦合到

37、DC+( 而不是圖 7的示例性實施例中的 DC-)。在這種示例性實施例中，可以更容易地驅(qū)動 ( 即電源開關(guān) Q3、Q4。、切換等 )0059在圖 19 中示出了能夠執(zhí)行上述方法的 DC-AC 逆變器 300 的另一示例。逆變器 300以與上面討論的逆變器100 和200 類似的方式操作，且包括類似的部件。逆變器300 將來自DC 電源 VDC 的 DC 輸入轉(zhuǎn)換成第一輸出端 306 和第二輸出端 308 之間的 AC 輸出。例如，對于正半周期，接地開關(guān) Q1 將保持接通 ( 將第二輸出端 308 耦合到 DC-)，且電源開關(guān) Q4、電感器 L2 和二極管 D2 將作為降壓變換器工作。在負半周期

38、，接地開關(guān) Q2 將接通( 將第一輸出端 306 耦合到 DC-)，且電源開關(guān) Q3、電感器 L1 和二極管 D1 將作為降壓變換器工作。逆變器 300 還包括第一鉗位器 346 和第二鉗位器 348。盡管在該具體示例中第一和第二鉗位器 346、348 是二極管，但第一和第二鉗位器 346、348 可以是任意合適的鉗位電路、部件等。鉗位器 346、348 將輸出電容器 320 兩端的電壓鉗位到 DC 輸入電壓。如下面所討論，鉗位到輸入電壓可以幫助避免輸出電容器 320 上的過壓條件的發(fā)生，且避免對接地開關(guān) Q1 和 Q2 的損害。0060 圖 20 示出能夠執(zhí)行上述方法的 DC-AC 逆變器

39、400 的又一示例。逆變器 400 以與上面討論的逆變器 100、200、300 類似的方式操作且包括類似的部件。逆變器 400 將來自 DC 電源 VDC 的 DC 輸入轉(zhuǎn)換為第一輸出端 406 和第二輸出端 408 之間的 AC 輸出。例如，對于正半周期，接地開關(guān) Q1 將保持接通 ( 將第二輸出端 408 耦合到 DC+)，且電源開關(guān) Q4、電感器 L2 和二極管 D2 將作為降壓變換器工作。在負半周期，接地開關(guān) Q2 將接通( 將第一輸出端 406 耦合到 DC+)，且電源開關(guān) Q3、電感器 L1 和二極管 D1 將作為降壓變換器工作。逆變器 400 還包括第一鉗位器 446 和第二鉗位器 448。盡管在該具體示例中第一和第二鉗位器446、448 是