直流交流转换装置及其操作方法制造方法及图纸

技术编号:13794005 阅读:97 留言:0更新日期:2016-10-06 08:24
一种直流交流转换装置及其操作方法,该直流交流转换装置转换直流输入电源为三相交流输出电源。直流交流转换装置包括输入电容组、第一转换电路、第二转换电路以及控制电路。输入电容组连接直流输入电源,具有中性点;其中中性点连接三相交流输出电源的第一相序。第一转换电路连接三相交流输出电源的第二相序与第三相序。第二转换电路连接三相交流输出电源的第一相序、第二相序以及第三相序。控制电路产生多个控制信号,分别控制第一转换电路与第二转换电路,以转换直流输入电源为三相交流输出电源。本发明专利技术所改良的直流交流转换装置,可通过简化一相序的电路元件,达到节省开关、输出电感组以及输出电容组的数量的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种直流交流转换装置及其操作方法,尤指一种应用于太阳光伏发电系统的直流交流转换装置及其操作方法。
技术介绍
请参阅图1与图2分别为先前技术直流交流电源转换系统的电路图与直流交流电源转换系统的控制电路的方块示意图。该直流交流电源转换系统系接收一直流输入电压Sdc,并且转换该直流输入电压Sdc为一三相交流输出电压Sac。具体而言,该直流交流电源转换系统主体为该三相三桥臂逆变器。如图1所示,元件标号为a者,为三相中的a相;元件标号为b者,为三相中的b相;同理,元件标号为c者,为三相中的c相。传统的三相三桥臂逆变器不仅本身开关元件数量较多,其中一相至少使用四个开关元件,以a相为例,使用Sa1、Sa2、Sa3以及Sa4四个开关元件。此外,该三相三桥臂逆变器在所对应的信号控制(如图2所示)控制与操作过程中,存在漏电流较大的缺点。因此,如何设计出一种直流交流转换装置及其操作方法,可通过简化一相序的电路元件,达到电路简化的优势,并且搭配平衡电路的操作,精确地控制直流输入侧两电容上的跨压等于直流输入电压的一半,将可大大地降低寄生电容电压所造成漏电流的影响,为本案专利技术人所欲克服并加以解决的一大课题。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术提供一种直流交流转换装置,以克服熟知技术的问题。因此本专利技术直流交流转换装置,是以转换一直流输入电源为一三相交流输出电源。该直流交流转换装置包括一输入电容组、一第一转换电路以及一第二转换电路。该输入电容组连接该直流输入电源,具有一中性点;其中该中性点连接该三相交流输出电源的一第一相序,以提供一第一路径。
该第一转换电路包括一第一桥臂与一第二桥臂;其中该第一桥臂具有一第一上桥开关单元与串联连接该第一上桥开关单元的一第一下桥开关单元,且连接于一第一连接点;该第二桥臂具有一第二上桥开关单元与串联连接该第二上桥开关单元的一第二下桥开关单元,且连接于一第二连接点;其中该第一连接点连接该三相交流输出电源的一第二相序,以提供一第二路径,该第二连接点连接该三相交流输出电源的一第三相序,以提供一第三路径。该第二转换电路包括一第三桥臂与一第四桥臂;其中该第三桥臂具有一第三上桥开关单元与串联连接该第三上桥开关单元的一第三下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第一串联路径,且该第一端连接该第二路径;该第四桥臂具有一第四上桥开关单元与串联连接该第四上桥开关单元的一第四下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第二串联路径,且该第一端系连接该第三路径。其中该第一串联路径的该第二端连接该第二串联路径的该第二端,且再连接该第一路径。该控制电路产生多个控制信号,分别控制该第一转换电路与该第二转换电路,以转换该直流输入电源为该三相交流输出电源。为了解决上述问题,本专利技术提供一种直流交流转换装置的操作方法,以克服熟知技术的问题。因此本专利技术直流交流转换装置的操作方法提供该直流交流转换装置以转换一直流输入电源为一三相交流输出电源。该操作方法包括下列步骤:(a)提供一输入电容组,连接该直流输入电源,且具有一中性点;其中该中性点连接该三相交流输出电源的一第一相序,以提供一第一路径;(b)提供一第一转换电路,包括一第一桥臂与一第二桥臂;其中该第一桥臂具有一第一上桥开关单元与串联连接该第一上桥开关单元的一第一下桥开关单元,且连接于一第一连接点;该第二桥臂具有一第二上桥开关单元与串联连接该第二上桥开关单元的一第二下桥开关单元,且连接于一第二连接点;其中该第一连接点连接该三相交流输出电源的一第二相序,以提供一第二路径,该第二连接点连接该三相交流输出电源的一第三相序,以提供一第三路径;(c)提供一第二转换电路,包括一第三桥臂与一第四桥臂;其中该第三桥臂具有一第三上桥开关单元与串联连接该第三上桥开关单元的一第三下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第一串联路径,且该第一端连接该第二路径;该第四桥臂具有一第四上桥开关单元与串联连接该第
四上桥开关单元的一第四下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第二串联路径,且该第一端系连接该第三路径;其中该第一串联路径的该第二端连接该第二串联路径的该第二端,且再连接该第一路径;及(d)提供一控制电路,产生多个控制信号,分别控制该第一转换电路与该第二转换电路,以转换该直流输入电源为该三相交流输出电源。本专利技术所改良的直流交流转换装置,可通过简化一相序的电路元件,达到节省开关、输出电感组以及输出电容组的数量的目的。为了能更进一步了解本专利技术为达成预定目的所采取的技术、手段及功效,请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图,相信本专利技术的目的、特征与特点,当可由此得一深入且具体的了解,然而所附图式仅提供参考与说明用,并非用来对本专利技术加以限制。附图说明图1为先前技术直流交流电源转换系统的电路图;图2为先前技术直流交流电源转换系统的控制电路的方块示意图;图3为本专利技术直流交流转换装置较佳实施例的电路图;图4A为本专利技术直流交流转换装置的控制电路第一实施例的方块示意图;图4B为本专利技术直流交流转换装置的控制电路第二实施例的方块示意图;图5为本专利技术直流交流转换装置的控制信号产生电路的电路图;图6为本专利技术直流交流转换装置的控制信号的波形示意图;图7A为本专利技术直流交流转换装置操作于ab相切换的正半周储能的电流路径示意图;图7B为本专利技术直流交流转换装置操作于ab相切换的正半周释能的电流路径示意图;图7C为本专利技术直流交流转换装置操作于ab相切换的负半周储能的电流路径示意图;图7D为本专利技术直流交流转换装置操作于ab相切换的负半周释能的电流路径示意图;图8为本专利技术直流交流转换装置另一较佳实施例的电路图;及图9为本专利技术直流交流转换装置操作方法的流程图。其中,附图标记说明如下:Sdc 直流输入电源Sac 三相交流输出电源Vp 第一直流电压Vn 第二直流电压10 输入电容组11 第一转换电路12 第二转换电路101 第一电容102 第二电容111 第一桥臂112 第二桥臂123 第三桥臂124 第四桥臂2 控制电路20 控制信号产生电路201 信号反向单元202 第一反门单元203 第二反门单元204 第一比较单元205 第二比较单元21 第一运算单元22 第二运算单元23 平衡电路231 第三运算单元232 比例积分控制单元24 第四运算单元25 第五运算单元30 输出滤波电路111U 第一上桥开关单元111L 第一下桥开关单元112U 第二上桥开关单元112L 第二下桥开关单元123U 第三上桥开关单元123L 第三下桥开关单元124U 第四上桥开关单元124L 第四下桥开关单元La1 第一电感Lc1 第二电感La2 第三电感Lc2 第四电感Ca1 第一电容Cc1 第二电容Ca2 第三电容Cc2 第四电容Po 中性点P1 第一连接点P2 第二连接点Pth1 第一路径Pth2 第二路径Pth3 第三路径Ps1 第一串联路径Ps2 第二串联路径Ph1 第一相序Ph2 第二相序Ph3 第三相序T11 第一串联路径第一端T12 第一串联路径第二端T21 第二串联路径第一端T22 第二串联路径第二端Va a 相电压Vb b 相电压Vc c 相电压ia a 相电流ib b 相电流ic c 相电流Sa a本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种直流交流转换装置,以转换一直流输入电源为一三相交流输出电源;其特征在于,该直流交流转换装置包括:一输入电容组,连接该直流输入电源,且具有一中性点;其中该中性点连接该三相交流输出电源的一第一相序,以提供一第一路径;一第一转换电路,包括一第一桥臂与一第二桥臂;其中该第一桥臂具有一第一上桥开关单元与串联连接该第一上桥开关单元的一第一下桥开关单元,且连接于一第一连接点;该第二桥臂具有一第二上桥开关单元与串联连接该第二上桥开关单元的一第二下桥开关单元,且连接于一第二连接点;其中该第一连接点连接该三相交流输出电源的一第二相序,以提供一第二路径,该第二连接点连接该三相交流输出电源的一第三相序,以提供一第三路径;一第二转换电路,包括一第三桥臂与一第四桥臂;其中该第三桥臂具有一第三上桥开关单元与串联连接该第三上桥开关单元的一第三下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第一串联路径,且该第一端连接该第二路径;该第四桥臂具有一第四上桥开关单元与串联连接该第四上桥开关单元的一第四下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第二串联路径,且该第一端连接该第三路径;其中该第一串联路径的该第二端连接该第二串联路径的该第二端,且再连接该第一路径;及一控制电路,产生多个控制信号,分别控制该第一转换电路与该第二转换电路,以转换该直流输入电源为该三相交流输出电源。...

【技术特征摘要】
1.一种直流交流转换装置,以转换一直流输入电源为一三相交流输出电源;其特征在于,该直流交流转换装置包括:一输入电容组,连接该直流输入电源,且具有一中性点;其中该中性点连接该三相交流输出电源的一第一相序,以提供一第一路径;一第一转换电路,包括一第一桥臂与一第二桥臂;其中该第一桥臂具有一第一上桥开关单元与串联连接该第一上桥开关单元的一第一下桥开关单元,且连接于一第一连接点;该第二桥臂具有一第二上桥开关单元与串联连接该第二上桥开关单元的一第二下桥开关单元,且连接于一第二连接点;其中该第一连接点连接该三相交流输出电源的一第二相序,以提供一第二路径,该第二连接点连接该三相交流输出电源的一第三相序,以提供一第三路径;一第二转换电路,包括一第三桥臂与一第四桥臂;其中该第三桥臂具有一第三上桥开关单元与串联连接该第三上桥开关单元的一第三下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第一串联路径,且该第一端连接该第二路径;该第四桥臂具有一第四上桥开关单元与串联连接该第四上桥开关单元的一第四下桥开关单元,以形成具有一第一端与一第二端的一第二串联路径,且该第一端连接该第三路径;其中该第一串联路径的该第二端连接该第二串联路径的该第二端,且再连接该第一路径;及一控制电路,产生多个控制信号,分别控制该第一转换电路与该第二转换电路,以转换该直流输入电源为该三相交流输出电源。2.如权利要求1所述的直流交流转换装置,其特征在于,还包括:一输出滤波电路,包括:一第一输出电感组,包括连接于该第二路径上的一第一电感与连接于该第三路径上的一第二电感;一第二输出电感组,包括连接于该第二路径上的一第三电感与连接于该第三路径上的一第四电感;其中该第一电感串联连接该第三电感,该第二电感串联连接该第四电感;一第一输出电容组,包括连接于该第二路径上的一第一电容与连接于该第三路径上的一第二电容;及一第二输出电容组,包括连接于该第二路径上的一第三电容与连接于该
\t第三路径上的一第四电容。3.如权利要求2所述的直流交流转换装置,其特征在于,该控制电路至少包括一控制信号产生电路,该控制信号产生电路包括:一信号反向单元;一第一反门单元;一第二反门单元;一第一比较单元,具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端;该非反相输入端接收一相间信号,该反相输入端接收一三角载波信号;该输出端输出一第一控制信号,并且该输出端连接该第一反门单元以输出一第三控制信号;其中该三角载波信号为一高频载波信号;及一第二比较单元,具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端;该非反相输入端连接该信号反向单元再接收该相间信号,该反相输入端接收该三角载波信号;该输出端输出一第二控制信号,并且该输出端连接该第二反门单元以输出一第四控制信号。4.如权利要求3所述的直流交流转换装置,其特征在于,当该交流输出相间电源为正半周时,该第一控制信号与电平互补的该第三控制信号为高频切换信号、该第二控制信号为一低电平信号以及该第四控制信号为一高电平信号;该交流输出相间电源为负半周时,该第二控制信号与电平互补的该第四控制信号为高频切换信号、该第一控制信号为一低电平信号以及该第三控制信号为一高电平信号。5.如权利要求4所述的直流交流转换装置,其特征在于,当该三相交流输出相间电源为正半周操作,该第一控制信号高频切换导通该第一上桥开关单元、该第三控制信号高频切换截止该第三上桥开关单元、该第二控制信号截止该第一下桥开关单元以及该第四控制信号导通该第三下桥开关单元时,该第一电感与该第三电感为储能操作,该直流交流转换装置提供一正半周储能回路依序为该直流输入电源、该第一上桥开关单元、该第一电感、该第三电感、该三相交流输出电源的a相电压、该三相交流输出电源的b相电压、该中性点以及该第二电容所构成。6.如权利要求4所述的直流交流转换装置,其特征在于,当该三相交流输出相间电源为正半周操作,该第一控制信号为高频切换截止该第一上桥开
\t关单元、该第三控制信号高频切换导通该第三上桥开关单元、该第二控制信号截止该第一下桥开关单元以及该第四控制信号导通该第三下桥开关单元时,该第一电感与该第三电感为释能操作,该直流交流转换装置提供一正半周释能回路依序为该第一电感、该第三电感、该三相交流输出电源的a相电压、该三相交流输出电源的b相电压、该第三下桥开关单元以及该第三上桥开关单元所构成。7.如权利要求4所述的直流交流转换装置,其特征在于,当该三相交流输出相间电源为负半周操作,该第二控制信号为高频切换导通该第一下桥开关单元、该第四控制信号高频切换截止该第三下桥开关单元、该第一控制信号截止该第一上桥开关单元以及该第三控制信号导通该第三上桥开关单元时,该第一电感与该第三电感为储能操作,该直流交流转换装置提供一负半周储能回路依序为该直流输入电源、该第一电容、该中性点、该三相交流输出电源的b相电压、该三相交流输出电源的a相电压、该第三电感、该第一电感以及该第一下桥开关单元所构成。8.如权利要求4所述的直流交流转换装置,其特征在于,当该三相交流输出相间电源为负半周操作,该第二控制信号为高频切换截止该第一下桥开关单元、该第四控制信号高频切换导通该第三下桥开关单元、该第一控制信号截止该第一上桥开关单元以及该第三控制信号导通该第三上桥开关单元时,该第一电感与该第三电感为释能操作,该直流交流转换装置提供一负半周释能回路依序为该第三电感、该第一电感、该第三上桥开关单元、该第三下桥开关单元、该三相交流输出电源的b相电压以及该三相交流输出电源的a相电压所构成。9.如权利要求3所述的直流交流转换装置,其特征在于,该相间信号由各相信号相减产生;一ab相间信号为一a相信号减去一b相信号产生,一cb相间信号为一c相信号减去该b相信号产生。10.如权利要求9项所述的直流交流转换装置,其特征在于,该控制电路还包括:一平衡电路,包括:一第三运算单元,接收该第一直流电压与该第二直流电压,执行该第一直流电压减去该第二直流电压的运算,以产生一电压差;及一比例积分控制单元,接收该电压差,执行该电压差的比例积分运算,以产生一电压差信号;一第四运算单元,接收该ab相间信号与该电压差信号,执行该ab相间信号减去该电压差信号,以产生一ab相间修正信号;及一第五运算单元,接收该cb相间信号与该电压差信号,执行该cb相间信号减去该电压差信号,以产生一cb相间修正信号;其中该ab相间修正信号与该cb相间修正信号以输入该控制信号产生电路,以产生所述控制信号。11.一种直流交流转换装置的操作方法,该直流交流转换装置以转换一直流输入电源为一三相交流输出电源,...

【专利技术属性】
技术研发人员:辛伟纶陈弘毅
申请(专利权)人:台达电子工业股份有限公司
类型:发明
国别省市:中国台湾;71

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