一種四線輸出變換器及由四線輸出變換器組成的逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及將直流電轉變為交流電的電路一逆變器，特別是涉及一種前級為四線輸出變換器的兩極逆變器。
[0002]
【背景技術】
[0003]逆變器是一種將直流電轉換成交流電的電子裝置，通常逆變器的直流輸入電壓會有一定范圍的變化。比如太陽電池陣列的額定電壓和太陽電池組件的串聯數有關，考慮到組成陣列的方便性，允許此額定電壓在一定范圍內選擇。實際太陽電池陣列的電壓還會進一步隨溫度和光照有很大變化。
[0004]為更好適應直流輸入電壓大幅變化的特性，部分逆變器選擇由前級升壓變換電路和后級逆變電路構成的兩級電路，但是現有的前級升壓變換電路額外增加的成本和損耗比較大。
[0005]為了降低后級逆變電路開關損耗和降低電感器成本，人們設計了多電平逆變器結構，其中三電平應用較多。
[0006]中點鉗位三電平逆變電路主要有傳統NPC三電平結構和T型NPC結構，也叫混合電壓NPC或cornegy NPC結構，其它有active NPC，有負功支路的NPC結構等。NPC是中點鉗位的英文縮寫。這類NPC結構的三電平逆變電路的共同點是提供一個中點鉗位電壓，約等于總直流電壓的1/2，所以NPC類結構的三電平逆變電路是三輸入端的電路，但如果中點鉗位電壓由電容分壓產生，則只需要兩個輸入端。
[0007]目前一些生產廠家的一類典型結構的逆變器的結構就是前級普通boost升壓器，加后級NPC三電平逆變電路。其前后級之間用兩條線供電，這樣的結構中，普通升壓器前級除了提供更高更穩的電壓之外，前后級之間沒有其它產生有益效果的關聯。普通升壓器前級大大增加了逆變器的成本，全部電能經過升壓變換，要付出較大損耗。因此，有必要提供一種能保持或者降低成本和損耗的逆變器。
[0008]
【發明內容】
[0009]本發明的目的有兩個，其一，使用特殊結構的四線輸出變換器做前級變換電路，具體地說，通過四條供電線為后負載電路供電，使前級變換電路的成本損耗降低，且效率提高；其二，選用合適的后級逆變電路連接前級四線輸出變換電路構成逆變器，使逆變器在工作時，能在保持前級變換電路基本作用的同時，降低前級變換電路的成本，同時又實現前級變換電路的低損耗或者零損耗。
[0010]本發明的目的是采用以下技術方案實現的:
本發明提供一種四線輸出變換器，包含第一直流電源S1、第二直流電源S2、第一電容Cl、第二電容C2、第一變換器Cvl、第二變換器Cv2和至少一個電源間鉗位電容,通過第一供電線P、第二供電線MP、第三供電線麗、第四供電線N為負載供電，其中，
第一電容Cl并聯在第一直流電源SI兩端，第二電容C2并聯在第二直流電源S2兩端，第一電容Cl的正極連接第一供電線P，第一電容Cl的負極連接第三供電線MN，第二電容C2的正極連接第二供電線MP，第二電容C2的負極連接第四供電線N，電源間鉗位電容的第一端連接第一直流電源SI的正端或者負端，電源間鉗位電容第二端連接第二直流電源S2的正端或者負端；
第一變換器Cvl的輸入端連接第一電容Cl的負極，第一變換器Cvl的輸出端連接第二供電線MP，第一變換器Cvl的公共端連接第一供電線P，其用于將電能從第一電容Cl兩端變換到第一供電線P和第二供電線MP之間；
第二變換器Cv2的輸入端接第二電容C2正極，第二變換器Cv2的輸出端接第三供電線MN，第二變換器Cv2的公共端連接第四供電線N，其用于將電能從第二電容C2兩端變換到第四供電線N和第三供電線麗之間。
[0011]電源間鉗位電容為第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6中的任意一個或幾個組合，其中，
第三電容C3的正極連接第二供電線MP，第三電容C3的負極連接第三供電線MN，
第四電容C4的正極連接第一供電線P，第四電容C4的負極連接第四供電線N，
第五電容C5的正極連接第一供電線P，第五電容C5的負極連接第二供電線MP，
第六電容C6的正極連接第三供電線MN，第六電容C6的負極連接第四供電線N。
[0012]作為對本發明上述的四線輸出變換器的一種改進，上述的電源間鉗位電容還可以為兩個以上的電容串聯、并聯或者串聯并聯結合構成的電容。
[0013]上述的第二變換器Cv2為DC-DC變換器，用于將電能從第二電容C2的兩端變換到第四供電線N和第三供電線MN之間，DC-DC變換器是指標準Buck變換器、軟開關模式Buck變換器、雙向直流變換器、降壓-升壓級聯變換器中的任何一種電路；
上述的第一變換器(Cvl)為負電壓DC-DC變換器，用于將電能從第一電容Cl的兩端變換到第一供電線P和第二供電線MP之間，負電壓DC-DC變換器是指標準Buck變換器的負電壓形式、軟開關模式Buck變換器的負電壓形式、雙向直流變換器的負電壓形式、降壓-升壓級聯變換器的負電壓形式中的任何一種電路。
[0014]本發明還提供一種使用上述的四線輸出變換器實現的一種逆變器，它由前級的四線輸出變換器和后級的四輸入端逆變電路構成，四輸入端逆變電路是四輸入端多電平逆變電路，前級四線輸出變換器通過第一供電線P、第二供電線MP、第三供電線麗、第四供電線N為所述后級四輸入端多電平逆變電路供電。
[0015]上述的四輸入端逆變電路為四輸入端三電平逆變電路或者四輸入端四電平逆變電路，四輸入端三電平逆變電路是指在輸出交流電流的正半周時，由第一供電線P、第二供電線MP、第四供電線N提供三電平供電，在輸出交流電流的負半周時，由第一供電線P、第三供電線麗、第四供電線N提供三電平供電的逆變電路；上述的四輸入端四電平逆變電路是指由第一供電線P、第二供電線MP、第三供電線麗和第四供電線N提供四電平供電的逆變電路。
[0016]進一步地，所述四輸入端逆變電路由兩個或者兩個以上四輸入端單相逆變電路組成，其中，每個四輸入端單相逆變電路的第一輸入端Pi都連接到第一供電線P，每個四輸入端單相逆變電路的第二輸入端MPi都連接到第二供電線MP，每個四輸入端單相逆變電路的第三輸入端都連接到第三供電線MN，每個四輸入端單相逆變電路的第四輸入端都連接到第四供電線N。
[0017]上述的四輸入端單相逆變電路由一個上臂電路和一個下臂電路組成，所述上臂電路是A型上臂電路、B型上臂電路、C型上臂電路、D型上臂電路中的一種電路，所述下臂電路是A型下臂電路、B型下臂電路、C型下臂電路、D型下臂電路中的一種電路；
A型上臂電路由第一開關管Tl、第二開關管T2、第一二極管Dl組成，第一開關管Tl的第一端接第一輸入端Pi，第一開關管Tl的第二端與第二開關管T2的第二端相連接后作為所在單相逆變電路的輸出端，第二開關管T2的第一端接第一二極管Dl的負極，第一二極管Dl的正極接第二輸入端MPi ；
A型下臂電路由第三開關管T3、第四開關管T4、第二二極管D2組成，第三開關管T3的第二端接第四輸入端Ni，第三開關管T3的第一端與第四開關管T4的第一端相連后連接到所在單相逆變電路的輸出端，第四開關管T4第二端連接第二二極管D2的正極，第二二極管D2的負極接第三輸入端MNi ；
B型上臂電路由第五開關管T5、第六開關管T6、第三二極管D3組成，第五開關管T5的第一端接第一輸入端Pi，第五開關管T5的第二端與第六開關管T6的第一端及第三二極管D3的負極相連，第六開關管T6的第二端作為所在單相逆變電路的輸出端，第三二極管D3的正極接第二輸入端MPi ；
B型下臂電路由第七開關管T7、第八開關管T8、第四二極管D4組成，第七開關管T7的第二端接第四輸入端Ni，第七開關管T7的第一端與第八開關管T8的第二端及第四二極管D4的正極相連，第八開關管T8第一端連接所在單相逆變電路的輸出端，第四二極管D4的負極接第三輸入端MNi ；
C型上臂電路由第九開關管T9、第十開關管T10、第i^一開關管Tll組成，第九開關管T9的第一端接第一輸入端Pi，第九開關管T9的第二端與第十開關管TlO的第二端相連且作為所在單相逆變電路的輸出端，第十開關管TlO的第一端與第十一開關管Tll的第一端連接，第十一開關管Tll的第二端接第二輸入端MPi ；
C型下臂電路由第十二開關管T12、第十三開關管T13、第十四開關管T14組成，第十二開關管T12的第二端接第四輸入端Ni，第十二開關管T12的第一端與第十三開關管T13的第一端相連，且連接所在單相逆變電路的輸出端，第十三開關管T13的第二端接第十四開關管T14的第二端，第十四開關管T14的第一端接第三輸入端MNi ；
D型上臂電路由第十五開關管T15、第十六開關管T16、第十七開關管T17組成，第十五開關管T15的第一端接第一輸入端Pi，第十五開關管T15的第二端與第十六開關管T16的第一端及第十七開關管T17的第一端相連，第十六開關管T16的第二端作為所在單相逆變電路的輸出端，第十七開關管T17的第二端接第二輸入端MPi ；
D型下臂電路由第十八開關管T18、第十九開關管T19、第二十開關管T20組成，第十八開關管T18的第二端接第四輸入端Ni，第十八開關管T18的第一端與第十九開關管T19的第二端及第二十開關管T20的第二端相連，第十九開關管T19第一端連接所在單相逆變電路的輸出端，第二十開關管T20的第一端接第三輸入端MNi。
[0018]本發明提供的另一種基于四線輸出變換器而實現的一種兩級逆變器，由前級的四線輸出變換器、中線連接點產生支路和后級逆變電路構成，后級逆變電路是四輸入端多電平逆變電路，前級四線輸出變換器通過第一供電線P、第二供電線MP、第三供電線麗、第四供電線N為所述后級四輸入端多電平逆變電路供電，所述中線連接點產生支路是連接在第一供電線P和第四供電線N之間，由第七電容C41