[發(fā)明專利]移相全橋零電壓開關(guān)變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410724389.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN104539161B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱子庚;李彩生;鄧長(zhǎng)吉;韓海倫;黃棟杰;董欽;劉向立;王攀攀;李杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 許繼電氣股份有限公司;許繼電源有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，特別是其中的原邊有源箝位電路。

背景技術(shù)

目前，國(guó)家電網(wǎng)公司大力推動(dòng)電動(dòng)車充電站的發(fā)展，動(dòng)力電池的發(fā)展要求大功率的電動(dòng)汽車充電機(jī)的跟進(jìn)。移相全橋零電壓開關(guān)變換器因其諸多優(yōu)點(diǎn)，在中大功率電源中得到了廣泛的應(yīng)用，該電路拓?fù)漭敵稣鞫O管硬開關(guān)開通與關(guān)斷，帶了電壓尖峰增加了EMI干擾。目前研究諸多的是在原邊或副邊加箝位二極管，箝位的位置又有所不同，總結(jié)起來有以下幾種：

(1)在原邊加箝位二極管，這又分為兩種：變壓器超前型(變壓器與超前橋臂連接為變壓器超前型)見圖1；變壓器滯后型(變壓器與滯后橋臂連接為變壓器滯后型)見圖2。原理都是當(dāng)變壓器副邊二極管電壓尖峰反射到原邊的電壓高于母線電壓時(shí)，箝位二極管導(dǎo)通，把電壓箝位到母線電壓。這兩種箝位方式優(yōu)點(diǎn)是解決了副邊整流二極管的電壓尖峰，也有不足之處，由于箝位二極管多是高耐壓二極管，正向?qū)▔航礦_F較大，引入了箝位二極管導(dǎo)通損耗，導(dǎo)致效率不能夠有效提高。

(2)在副邊加無源、無損吸收電路，一種典型的是在副邊加無源無損箝位電路，(見圖3)，Cr、D9、D10為外加電路，構(gòu)成副邊箝位電路。當(dāng)副邊二極管關(guān)斷時(shí)，二極管上反向恢復(fù)尖峰電壓通過Cr和D10給輸出電容充電，使尖峰電壓箝位到輸出電容上電壓。當(dāng)原邊開關(guān)管超前臂(Q1或Q3)關(guān)斷后，Cr上面電壓反射到原邊，使原邊電流復(fù)位到零，實(shí)現(xiàn)了原邊零電流開關(guān)。這種電路的缺點(diǎn)是當(dāng)輸出電壓很高、輸出短路時(shí)，由于L_f較大，加上Cr上面能量，短路瞬間D9上面沖擊電流過大，超過了D9所能承受的電流范圍，易沖壞D9二極管。另外，原邊開關(guān)管開通時(shí)，副邊要給Cr充電，導(dǎo)致原邊開關(guān)管的沖擊電流過大，當(dāng)箝位電容Cr箝位時(shí)，輸出電感上面電流有Cr提供，不反饋到原邊，導(dǎo)致原邊開關(guān)管超前臂Q1、Q3失去零電壓條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，用以解決現(xiàn)有電路的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：

一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，其主電路包括輸入直流電源，全橋逆變電路，變壓器，不控整流電路和濾波輸出電路；全橋逆變電路中設(shè)有變壓器原邊的有源箝位電路，包括兩個(gè)箝位開關(guān)管(Q5，Q6)，以及一個(gè)諧振電容或功率電阻；在全橋電路中，兩個(gè)箝位開關(guān)管(Q5，Q6)形成新的一對(duì)橋臂，兩個(gè)箝位開關(guān)管(Q5，Q6)之間的連接點(diǎn)通過所述諧振電容或功率電阻連接在變壓器原邊與全橋逆變電路的電感(Lr)之間。

兩個(gè)箝位開關(guān)管(Q5，Q6)是MOSFET或半導(dǎo)體三極管。

兩個(gè)箝位開關(guān)管(Q5，Q6)可以與全橋逆變電路的主開關(guān)管規(guī)格相同，或者電流、導(dǎo)通內(nèi)阻小于主開關(guān)管。

本發(fā)明在變壓器原邊的全橋逆變電路中，利用箝位開關(guān)管形成新的電路拓?fù)洌缺苊饬烁边吋芋槲浑娐返娜毕荩部朔爽F(xiàn)有的原邊箝位導(dǎo)通損耗高、導(dǎo)通效率無法有效提高的問題。

附圖說明

圖1現(xiàn)有技術(shù)中的變壓器超前型電路拓?fù)鋱D；

圖2現(xiàn)有技術(shù)中的滯后型電路拓?fù)鋱D；

圖3現(xiàn)有技術(shù)中的副邊加無源、無損吸收電路拓?fù)鋱D；

圖4為本發(fā)明的一種原邊有源無損箝位電路的實(shí)施例；

圖5為圖4電路的波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖4所示的一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器主電路，其主體結(jié)構(gòu)由輸入直流電源V_in，全橋逆變電路，變壓器，不控整流電路和濾波輸出電路構(gòu)成。

其特點(diǎn)在于虛線部分的原邊有源箝位電路，包括諧振電容Cx和箝位開關(guān)管Q5，Q6，Q5、Q6也包括其上的反并聯(lián)二極管D5、D6和并聯(lián)電容C5、C6。在Q1、Q2、Q3、Q4形成的全橋電路中，Q5，Q6形成新的一對(duì)橋臂，Q5連接電源正極，Q6連接電源負(fù)極，Q5與Q6之間的連接點(diǎn)通過諧振電感Cx連接在變壓器Tr原邊與逆變電路的電感Lr之間(變壓器Tr原邊同名端)。

諧振電容Cx是高壓諧振電容，可以對(duì)箝位開關(guān)管Q5、Q6上電流起到阻尼作用。作為其他實(shí)施方式，也可以是功率電阻，對(duì)箝位開關(guān)管起到泄能作用，阻值選取較小的功率電阻，可以由設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。