[發明專利]一種基于飽和電感降低軟開關功率變換器損耗的方法

有效

• 申請號: 202110942421.6
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113659822B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 張海林;張琦;姚駿;秦振濤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M7/5387;H02M1/32
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 項曉丹

本發明公開了一種基于飽和電感降低軟開關功率變換器損耗的方法，軟開關功率變換器包括主電路和輔助開關支路，所述輔助開關支路包括串聯連接的輔助開關器件Ssubgt;r1/subgt;、輔助開關器件Ssubgt;r2/subgt;和諧振電感L，其特征在于，在所述輔助開關支路上還串聯有飽和電感Lsubgt;r?sat/subgt;，通過在所述輔助開關支路上串聯飽和電感Lsubgt;r?sat/subgt;來降低輔助開關支路上電流在過零點處的斜率，以此來達到降低輔助開關支路上的開關器件的開通損耗和反向恢復損耗的目的。本發明有效能降低輔助開關器件的開通損耗和反向恢復損耗，進而有效提高軟功率開關變換器開關頻率，并且能夠更好的滿足大功率及超精密定位場合下的使用需求。

技術領域

本發明涉及電機驅動控制技術領域，具體涉及一種基于飽和電感降低軟開關功率變換器損耗的方法。

背景技術

在電機的伺服驅動控制系統中，應用最為廣泛的是PWM硬開關功率變換器，其具體成本低，控制簡單的優點。然而在超精密驅動控制系統中，PWM功率變換器需要工作于高開關頻率下，以此來降低輸出電流紋波和提高動態響應，PWM硬開關功率變換器工作在高開關頻率下時會導致功率變換器的開關損耗大，發熱嚴重，從而降低系統的可靠性和壽命。為了減小功率變換器的開關損耗，提高系統效率和開關頻率，出現了軟開關功率變換器。

如附圖1所示為典型的軟開關功率變換器的拓撲圖，該軟開關功率變換器的主電路由主開關器件S₁、主開關器件S₂、主開關器件S₃和主開關器件S₄構成全橋電路，還包括一個輔助開關支路，輔助開關支路包括串聯連接的輔助開關器件S_r1、輔助開關器件S_r2和諧振電感L，其中輔助開關支路的兩端分別連接在主開關器件S₁和主開關器件S₃的半橋中點連接處、以及主開關器件S₂和主開關器件S₄的半橋中點連接處電路，這種結構形式的軟開關功率變換器能夠現每個主開關器件的軟開關，從而達到了減小損耗，提高效率的目的。然而隨著開關頻率的進一步升高，為避免功率變換器的占空比運行范圍過小，軟開關功率變換器的諧振電感L的值通常較小，這樣就會出現輔助開關器件S_r1和S_r2的開通損耗和反向恢復損耗大的問題，這也成為了限制軟功率變換器進一步提高開關頻率的瓶頸問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是：如何提供一種能降低輔助開關器件的開通損耗和反向恢復損耗，進而有效提高軟功率開關變換器開關頻率的基于飽和電感降低軟開關功率變換器損耗的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于飽和電感降低軟開關功率變換器損耗的方法，軟開關功率變換器包括主電路和輔助開關支路，所述輔助開關支路包括串聯連接的輔助開關器件S_r1、輔助開關器件S_r2和諧振電感L，在所述輔助開關支路上還串聯有飽和電感L_r-sat，通過在所述輔助開關支路上串聯飽和電感L_r-sat來降低輔助開關支路上電流在過零點處的斜率，以此來達到降低輔助開關支路上的開關器件的反向恢復峰值電流和反向恢復損耗的目的。