[发明专利]高功率密度逆变器

摘要

本发明涉及输出功率密度高于3000W/dm3的单相非绝缘小型化DC/AC功率逆变器(1)，其中，所述第一开关(S1_H)、第二开关(S1_L)、第三开关(S2_H)和第四开关(S2_L)由宽带半导体制成，并且优选地由氮化镓或者GaN半导体制成；并且其中，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(S3_L)串联的第五开关(S3_H)的第三半桥(203)，所述第五开关(S3_H)的一端连接到DC输入的正端(L+)，所述第六开关(S3_L)的一端连接到DC输入的负端(L‑)，第五开关(S3_H)的另一端连接到第六开关的另一端(S3_L)，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)制成的LC滤波器的第一端，LC滤波器的第二端被连接到负端(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(S3_H)和第六开关(S3_L)的调制控制装置，用于提供包括在2kHz0和500kHz之间的开关频率，并且允许在所述第一(201)半桥、第二半桥(202)和半桥第三(203)中的任何两个之间的可变相移，并允许所述半桥(201、202、203)的开关的死区时间调制，以便获得接近ZVS切换的切换，尤其是当电流穿过零时获得切换，并且进一步消除切换损耗，并且使得在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，共模噪声滤波器(100)的Y电容参被参考为参考电位处的屏蔽，所述屏蔽与地绝缘，所述Y电容具有包括在100nF和几μF之间的值。

主权项

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)；‑至少一个共模噪声EMI滤波器(100)，连接在半桥的所述第一公共端和所述第二公共端与所述AC输出的端子之间，‑至少一个差模噪声EMI滤波器(101)，连接在半桥的所述第一公共端和所述第二公共端与所述AC输出的端子之间；‑所述共模噪声滤波器(100)具有至少两个“Y”‑电容和两个耦合电感，并且所述差模噪声滤波器(101)具有至少一个“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)由宽带半导体制成，并且优选地由氮化镓或GaN半导体制成；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(S3_L)串联的第五开关(S3_H)的第三半桥(203)，所述第五开关(S3_H)的一端连接到所述DC输入的所述正端(L+)，所述第六开关(S3_L)的一端连接到所述DC输入的所述负端(L‑)，所述第五开关(S3_H)的另一端连接到所述第六开关(S3_L)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(S3_H)和第六开关(S3_L)的调制控制装置，用于提供包括在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，并允许所述半桥(201、202、203)的开关的死区时间调制，‑以便获得接近ZVS切换的切换，尤其是当电流穿过零点时获得切换，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‑电容被参考为参考电位处的屏蔽，所述屏蔽与地绝缘，所述Y‑电容具有包括在100nF和几μF之间的值。