[发明专利]高功率密度逆变器

权利要求书

1.一种输出功率密度高于3000W/dm³的单相非绝缘小型化DC/AC功率逆变器(1)，包括：

-具有正端(L+)和负端(L-)的DC输入；

-具有线路端(L)和中性端(N)的AC输出；

-至少一个H全桥开关拓扑，由第一半桥(201)和第二半桥(202)构成，所述第一半桥(201)具有与第二开关(S1_L)串联的第一开关(S1_H)，所述第二半桥(202)具有与第四开关(S2_L)串联的第三开关(S2_H)，所述第一开关(S1_H)的一端连接到所述DC输入的所述正端(L+)，所述第二开关(S1_L)的一端连接到所述DC输入的所述负端(L-)，所述第一开关(S1_H)的另一端连接到所述第二开关(S1_L)的另一端，定义第一公共端，所述第一公共端连接到所述AC输出的所述线路端(L)，所述第三开关(S2_H)的一端连接到所述DC输入的所述正端(L+)，所述第四开关(S2_L)的一端连接到所述DC输入的所述负端(L-)，所述第三开关(S2_H)的另一端连接到所述第四开关(S2_L)的另一端，定义第二公共端，所述第二公共端连接到所述AC输出的所述中性端(N)；

-至少一个差模噪声滤波器(101)，连接在所述第一半桥的所述第一公共端和所述第二半桥的所述第二公共端与所述AC输出的所述线路端(L)和所述中性端(N)之间；

-至少一个共模噪声滤波器(100)，与连接在所述第一半桥的所述第一公共端和所述第二半桥的所述第二公共端与所述AC输出的所述线路端(L)和所述中性端(N)之间的至少一个所述差模噪声滤波器(101)级联连接；

-所述共模噪声滤波器(100)具有两个耦合电感和至少两个Y电容，所述Y电容中的每个分别连接在两个所述耦合电感中的相应耦合电感的一端和所述负端(L-)之间并且所述差模噪声滤波器(101)具有桥接线路端和中性端的至少一个X电容；

其中，所述第一开关(S1_H)、所述第二开关(S1_L)、所述第三开关(S2_H)以及所述第四开关(S2_L)由宽带隙半导体制成，其中，所述宽带隙半导体为GaN半导体；

其中，所述DC/AC功率逆变器(1)还包括：

-纹波补偿有源滤波器，包括具有与第六开关串联的第五开关的第三半桥(203)，所述第五开关的一端连接到所述DC输入的所述正端(L+)，所述第六开关的一端连接到所述DC输入的所述负端(L-)，所述第五开关的另一端连接到所述第六开关的另一端，定义第三公共端，所述第三公共端连接到由至少一个电感(L6)和一个存储电容(C5)构成的LC滤波器的第一端，所述LC滤波器的第二端连接到所述负端(L-)；

-所述第一开关(S1_H)、第二开关(S1_L)、第三开关(S2_H)、第四开关(S2_L)、第五开关和第六开关的调制控制装置，用于提供在20kHz和500kHz之间的开关频率，并且允许在所述第一半桥(201)、所述第二半桥(202)和所述第三半桥(203)中的任何两个之间的可变相移，并允许所述第一半桥(201)、所述第二半桥(202)和所述第三半桥(203)的开关的死区时间调制，

-以便获得接近ZVS切换的切换，并且进一步消除切换损耗，并且使得在所述有源滤波器中允许高的峰值-峰值电压变化，同时将相应的能量存储在存储电容(C5)中，

其中，所述共模噪声滤波器(100)的Y电容被作为参考电位处的屏蔽，所述屏蔽与地绝缘，所述Y电容具有在100nF和几μF 之间的值，并且其中，所述屏蔽和所述地之间的寄生或漏电容低于10nF，从而与安全标准兼容；

其特征在于，对于每个具有开关驱动器(303)的开关，所述DC/AC功率逆变器(1)包括电容分压器(301)，所述电容分压器(301)的输出连接至所述调制控制装置的处理器，并且所述电容分压器(301)的输入连接至所述开关驱动器(303)的第一入口电容(C31)和第二入口电容(C32)的公共端，所述第一入口电容(C31)的另一端连接至所述开关驱动器(303)的栅控制输出线(DRVG)，且所述第二入口电容(C32)的另一端连接至所述开关驱动器(303)的参考输出线(DRVO)，以用于检测通过相应开关的栅极连接的开关电流的零交叉点，且从而调节足够长的开关死区时间，以防止半桥的开关之间交叉导通的风险，同时最小化由于反向电流引起的功率损耗。