[發(fā)明專利]一種半橋三電平直流變換電路

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210034547.4
• 申請(qǐng)日: 2012-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103166466A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊忠;周光林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安勝唐電源有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/315
• 分類號(hào): H02M3/315
• 代理公司: 西安集思得知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61210
• 代理人: 方力平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流變換器，特別是一種半橋三電平直流變換電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的半橋三電平直流變換器如圖1所示，C5、C6為兩個(gè)分壓電容，其容量相等，D5、D6為兩個(gè)續(xù)流管，D1-D4分別為開(kāi)關(guān)二極管，C1、C2、C3、C4為外接電容，L是諧振電感，C_SS是飛跨電容，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用移向控制，Q1、Q4互補(bǔ)導(dǎo)通，Q2、Q3互補(bǔ)導(dǎo)通，并且Q1、Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別超前Q2、Q3一個(gè)相位，Q1、Q4稱為超前管，Q2、Q3稱為滯后管，驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序見(jiàn)圖2。半橋三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4在變壓器原邊得到一個(gè)電壓值為的交流方波電壓，經(jīng)過(guò)變壓器及整流電路后，得到電壓值為(K為變壓器的變比)的直流脈動(dòng)電壓，經(jīng)濾波后變?yōu)橹绷麟妷?5V。在Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊得到的電壓，在Q3和Q4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊得到?電壓。

其中飛跨電容和續(xù)流二極管的存在是為了實(shí)際電路中Q1和Q2、Q3和Q4由于管子的差異導(dǎo)致不能同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷，可能造成的開(kāi)關(guān)管的電壓降不均勻設(shè)置的。在此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，飛跨電容上的電壓值穩(wěn)定為在Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，變壓器原邊得到原邊電流I_原原流經(jīng)Q1和Q2，關(guān)斷Q1，原邊電流I_原給C1充電，同時(shí)通過(guò)C_SS給C4放電，可以使Q1零電壓關(guān)斷。當(dāng)C4上的電壓降為零，C1電壓上升至?xí)r，可以零電壓開(kāi)關(guān)Q4，此時(shí)變壓器原邊電壓為零。

濾波電感L_f一般很大，近似認(rèn)為原邊電流I_原不變，零狀態(tài)時(shí)認(rèn)為進(jìn)行恒流充電，當(dāng)Q2關(guān)斷時(shí)，I_原給C2充電，同時(shí)通過(guò)C_SS給C3放電，Q2可以實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。當(dāng)C3上的電壓降為零，D3導(dǎo)通，零電壓開(kāi)通Q3，變壓器原邊得到的電壓。同樣當(dāng)Q3關(guān)斷時(shí)，變壓器原邊電壓在0和的狀態(tài)下進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)Q3零電壓關(guān)斷，Q2實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。

但是圖1電路加箝位二極管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在著三個(gè)缺點(diǎn)：(1)當(dāng)變壓器原邊電壓為零，電感被箝位二極管短接，存在較大的損耗，(2)箝位二極管在一個(gè)周期中導(dǎo)通兩次；(3)變壓器出現(xiàn)直流磁化的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種損耗小，變壓器不會(huì)出現(xiàn)直流磁化的現(xiàn)象和箝位二極管在一個(gè)周期中兩次導(dǎo)通的一種半橋三電平直流變換電路。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種半橋三電平直流變換電路，它至少包括：開(kāi)關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，開(kāi)關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4每一個(gè)管子的漏極D和源極S分別并聯(lián)有開(kāi)關(guān)二極管D1-D4和電容C1、C2、C3、C4，Q1、Q2、Q3、Q4依次源極S和漏極D串聯(lián)，Q1的漏極D接整流電壓正端，Q4的源極S接整流電壓負(fù)端，整流電壓正負(fù)端之間串接兩個(gè)分壓電容C5、C6，在Q1和Q2的連接點(diǎn)以及Q3和Q4的連接點(diǎn)之間串接兩個(gè)續(xù)流管D5、D6，其特征是：C5、C6連接點(diǎn)通過(guò)電容C7與變壓器初級(jí)線圈的一端連接，變壓器初級(jí)線圈的另一端通過(guò)電感L連接串接連接的續(xù)流管D5、D6的連接點(diǎn)，變壓器次級(jí)有中心抽頭端。

所述的兩個(gè)串聯(lián)連接的續(xù)流管D5、D6兩端并聯(lián)有另外兩次串聯(lián)連接的續(xù)流管D7、D8。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)輸入直流電壓在0V-1000V電壓范圍內(nèi)變化，驗(yàn)證此結(jié)構(gòu)的可行性，同時(shí)改進(jìn)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的加箝位二極管的半橋三電平直流變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用使得在開(kāi)關(guān)管工作的一個(gè)周期只導(dǎo)通一次，從而減少電流應(yīng)力，另外在原邊電壓為零時(shí)電感的導(dǎo)通損耗下，占空比丟失少，達(dá)到修正簡(jiǎn)化箝位二極管半橋三電平直流變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)。此改進(jìn)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的加箝位二極管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在零狀態(tài)時(shí)通過(guò)電感的電流較小，從而使導(dǎo)通損耗減小，提升電源的效率；改進(jìn)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的加箝位二極管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中通過(guò)串聯(lián)隔直電容，可以防止變壓器直流磁化。

下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的半橋三電平直流變換器電路圖；

圖2是圖1電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序圖；

圖3改進(jìn)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半橋三電平直流變換器電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式