[發明專利]一種具有開關橋臂的電路的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201610643264.8
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN107707139B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 徐福斌;黃海;邴陽
• 申請（專利權）人: 維諦技術有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M7/5387
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 宋建平

本發明公開了一種具有開關橋臂的電路的控制方法及裝置，所述軟開關轉換器包括至少兩個開關橋臂、以及輔助所述開關橋臂的主開關管開關的輔助開關管，所述控制方法包括如下步驟：S1、控制所述輔助開關管導通第一時長后，控制每個開關橋臂設定的相同位置的主開關同時導通；S2、在每個開關橋臂設定的相同位置的主開關同時導通的時刻之后第二時長后，關閉所述輔助開關管。本發明可以降低系統損耗和噪音，提升效率。

【技術領域】

本發明涉及電路領域，尤其涉及一種具有開關橋臂的電路的控制方法及裝置。

【背景技術】

電力電子裝置的發展方向是小型化、輕量化、高效化、低成本化。傳統的電力電源系統中，功率半導體器件處于硬開關工作狀態，電壓與電流存在較大的交疊區域，導致開關損耗大、電磁干擾噪音、振鈴等問題，造成系統的成本高、體積龐大、效率低。如果要想具備高性能，則需要很高的成本。電力電子市場競爭愈演愈烈，半導體行業發展迅速，高性能器件仍沒有大規模使用，所以軟開關電路拓撲的研究仍然是絕大多數電源廠商提高產品競爭力的選擇。

如圖1所示，是一種現有技術中常見的三相軟開關NPC1型逆變器的電路拓撲圖，其由三個NPC1開關橋臂組成，包括S相橋臂、R相橋臂和T相橋臂，其中，R相橋臂包括主開關管R.up1、主開關管R.up2、主開關管R.down2、主開關管R.down1，S相橋臂包括主開關管S.up1、主開關管S.up2、主開關管S.down2、主開關管S.down1，T相橋臂包括主開關管T.up1、主開關管T.up2、主開關管T.down2、主開關管T.down1。每個橋臂由上下橋臂組成(例如，R相橋臂的上橋臂包括主開關管R.up1和主開關管R.up2，下橋臂包括主開關管S.down1和主開關管S.down2)，分別用于正負半周控制，四個開關管可以是IGBT、MOSFET、GTO或SCR等半導體器件，二極管R.d1、R.d2用于對輸出點電壓進行鉗位、Buck輸出續流、Boost輸出儲能等功能。主開關管(功率開關管)上并聯的二極管為體二極管或者外置二極管，并聯的電容為結電容或者外置并聯，輸出濾波電容C.R、C.S和C.T和電感L.R、L.S和L.T大小由系統功率和開關頻率等因數決定，輔助開關管回路包括輔助開關管Up.Aux1、Down.Aux1，耦合電感Tx.up.Aux、Tx.Down.Aux等，是為實現主功率開關器件零電壓開通(ZVS)、二級管軟恢復所增加的，主功率器件(即主開關管)上并聯結電容可以軟化關斷過程，對開通過程中扮演諧振的關鍵元件。多個橋臂通過二極管邏輯線與可以實現三相主功率開關器件零電壓開通(ZVS)，輔助開關管驅動電路根據控制方法和邏輯而不同，對系統實現軟開關原理和效率提升也會有所差異。BUS+與BUS-之差為母線電壓，BUS.C1與BUS.C2分別正負穩壓母線電容，分析時可視為恒定電壓源。

通過輔助開關管回路，激化電流進入輔助開關管回路，使主開關管回路續流電流向儲能電流的開關過程軟化，最大化的減小電壓和電流交疊面積。

圖2是現有技術的三相軟開關NPC1型逆變器的單相主開關管回路的工作波形圖，圖3是現有技術的三相軟開關NPC1型逆變器的單相輔助開關管回路的工作波形圖。

參考圖1至圖3，假設R相輸出電壓在正半周，且PF＝1，此時正橋臂工作在Buck工作模式，主開關管R.up1為高頻管，主開關管R.down1為低頻管且一直導通。假設初始狀態時續流二極管R.d1導通放磁，輔助開關管Up.Aux1和主開關管R.up1關斷，電流由續流二極管R.d1、主開關管R.down1、電感L.R流出去。

Model1(t1～t2):開通輔助開關管Up.Aux1，由于耦合電感Tx.up.Aux限制了輔助開關管回路電流上升率di/dt，即可軟化輔助開關管Up.Aux1的開通過程，同時耦合電感Tx.up.Aux也降低了續流二極管R.d1的電流下降率di/dt，有效抑制了續流二極管R.d1的反向恢復電流，實現了續流二極管R.d1的軟恢復。由于耦合電感Tx.up.Aux的均流作用，輔助開關管Up.Aux1的電流應力會均分到每個輔助開關管，降低輔助電流應力。