ИНВЕРТОР С ВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТЬЮ

1. Однофазный неизолированный миниатюрный силовой инвертор (1) для преобразования постоянного тока в переменный ток, содержащий
вход постоянного тока, имеющий положительный вывод (L+) и отрицательный вывод (L-);
выход переменного тока, имеющий фазный вывод (L) и нулевой вывод (N);
по меньшей мере полную мостовую топологию переключения Н-типа, выполненную из первого полумоста (201), имеющего первый переключатель (S1_H) последовательно со вторым переключателем (S1_L), и второго полумоста (202), имеющего третий переключатель (S2_H) последовательно с четвертым переключателем (S2_L), причем первый переключатель (S1_H) подсоединен на одном конце к положительному выводу (L+) входа постоянного тока, а второй переключатель (S1_L) подсоединен на одном конце к отрицательному выводу (L-) входа постоянного тока, при этом другой конец первого переключателя (S1_H) подсоединен к другому концу второго переключателя (S1_L), определяя первый общий конец, причем упомянутый первый общий конец подсоединен к фазному выводу (L) выхода переменного тока, при этом третий переключатель (S2_H) подсоединен на одном конце к положительному выводу (L+) входа постоянного тока, а четвертый переключатель (S2_L) подсоединен на одном конце к отрицательному выводу (L-) входа постоянного тока, при этом другой конец третьего переключателя (S2_H) подсоединен к другому концу четвертого переключателя (S2_L), определяя второй общий конец, причем упомянутый второй общий конец подсоединен к нулевому выводу (N) выхода переменного тока,
по меньшей мере один EMI-фильтр (101) дифференциального шума, подключенный между первым и вторым общими концами полумостов и выводами выхода переменного тока;
по меньшей мере один EMI-фильтр (100) синфазного шума, подключенный каскадно с упомянутым по меньшей мере одним EMI-фильтром (101) дифференциального шума, подключенным между первым и вторым общими концами полумостов и выводами выхода переменного тока, или наоборот;
причем фильтр (100) синфазного шума имеет две связанные катушки индуктивности и по меньшей мере два конденсатора Y-типа, каждый из которых подключен между концом одной из упомянутых связанных катушек индуктивности и одной и той же опорной точкой, при этом фильтр (101) дифференциального шума имеет по меньшей мере один конденсатор Х-типа, соединяющий фазу и ноль;
причем первый (S1_H), второй (S1_L), третий (S2_H) и четвертый (S2_L) переключатели выполнены из широкозонных полупроводников, предпочтительно из нитрида галлия, или GaN полупроводников;
причем силовой инвертор (1) для преобразования постоянного тока в переменный ток дополнительно содержит:
активный фильтр компенсации пульсаций, содержащий третий полумост (203), имеющий пятый переключатель (S3_H) последовательно с шестым переключателем (S3_L), причем пятый переключатель (S3_H) подсоединен на одном конце к положительному выводу (L+) входа постоянного тока, а шестой переключатель (S3_L) подсоединен на одном конце к отрицательному выводу (L-) входа постоянного тока, при этом другой конец пятого переключателя (S3_H) подсоединен к другому концу шестого переключателя (S3_L), определяя третий общий конец, причем упомянутый третий общий конец подсоединен к первому концу LC-фильтра, выполненного по меньшей мере из одной катушки (L6) индуктивности и одного накопительного конденсатора (С5), и второй конец LC-фильтра подсоединен к отрицательному выводу (L-);
средства управления модуляцией первого (S1_H), второго (S1_L), третьего (S2_H), четвертого (S2_L), пятого (S3_H) и шестого (S3_L) переключателей, обеспечивающие частоту переключения от 20 до 500 кГц и возможность изменения фазовых сдвигов между любыми двумя из первого (201), второго (202) и третьего (203) полумостов и возможность модуляции бестоковой паузы переключателей упомянутых полумостов (201, 202, 203);
так, чтобы обеспечить переключение, близкое к переключению при нулевом напряжении, в частности, чтобы обеспечить возможность переключения при прохождении тока через ноль, и также устранить потери на переключение и для обеспечения возможности большого разброса значений двойной амплитуды напряжения в активном фильтре с сохранением соответствующей энергии в накопительных конденсаторах (С5),
при этом конденсаторы Y-типа фильтра (100) синфазных помех подключены к экрану, имеющему опорный потенциал, причем упомянутый экран изолирован от земли, и упомянутые конденсаторы Y-типа имеют значение от 100 нФ до нескольких мкФ, при этом паразитная емкость или емкость утечки между экраном и землей составляет менее 10 нФ, чтобы соответствовать стандартам безопасности;
отличающийся тем, что силовой инвертор (1) для преобразования постоянного тока в переменный ток содержит для каждого переключателя емкостный делитель (301), который разветвляется параллельно в командной линии между затвором переключения и драйвером (303) переключения, чтобы обнаруживать переход через ноль тока переключения через вывод затвора соответствующих переключателей и чтобы регулировать бестоковую паузу переключателей, которая должна быть достаточно долгой для предотвращения перекрестной проводимости между переключателями полумоста, с минимизацией при этом потерь мощности из-за обратных токов.
2. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что содержит входной конденсатор (С1) колебательного контура с емкостью менее 15 мкФ, причем емкость конденсатора (С5) активного фильтра составляет менее 150 мкФ.
3. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что содержит бессенсорные блоки наблюдения состояния для оценки токов в инверторе, за исключением выходного тока.
4. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что цепь дополнительно содержит фильтр (302) синфазного шума относительно опорного потенциала экрана для защиты каждого драйвера (303) переключения, катушек L31, L32 индуктивности фильтра (302) синфазного шума и конденсаторов С33, С34 и резистор R' емкостного делителя (301), являющегося частью RLC-фильтра R'-L31-L32-C33-C34, выполняющего функции низкочастотного фильтра, компоненты которого выбраны так, чтобы уменьшить значение dV/dt на каждом переключателе до значения менее 50 В/нс, предпочтительно менее 25 В/нс.
5. Инвертор по п. 1, отличающийся тем, что содержит датчик Холла с разомкнутым контуром в сочетании с электромагнитным экраном для измерения выходного тока инвертора.
6. Инвертор по п. 1, в котором конденсаторы представляют собой многослойные керамические конденсаторы.
7. Инвертор по п. 1, в котором предусмотрен вспомогательный источник питания в форме резонансного LLC-контура с мягким переключением.
8. Инвертор п. 1, отличающийся тем, что содержит средства управления для поддержания входного напряжения постоянного тока по существу постоянным, с обеспечением при этом возможности изменения пульсации через активный фильтр.
9. Инвертор по п. 1, в котором первый полумост (201) и второй полумост (202) каждый разделены дополнительным полумостом, установленным параллельно с ними.
10. Инвертор по п. 1, в котором на стороне входа постоянного тока между входными выводами (L+, L) постоянного тока и входом полного Н-моста расположены второй фильтр синфазного шума и второй фильтр дифференциального шума.