一种用于逆变器或整流器的电桥电路制造技术

技术编号:18662052 阅读:5 留言:0更新日期:2018-08-11 16:11
一种用于逆变器或整流器的电桥电路,涉及电力电子技术领域,包括相互串联的、电连接于正负直流电压源之间的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关。其中,第一开关和第二开关与第一二极管反向并联,第一开关和第二开关中至少包括一个组合场效应管;第三开关和第四开关与第二二极管反向并联,第三开关和第四开关中至少包括一个组合场效应管。组合场效应管为源极或漏极互相电连接的一个高耐压场效应管和一个低耐压场效应管。由于组合场效应管中的寄生二极管反向串联,阻断了续流电流在寄生二极管中的通路,减小了续流电流造成的开关损耗和尖峰电压。

A bridge circuit for inverters or Rectifiers

A bridge circuit for an inverter or rectifier relates to the technical field of power electronics, including a first switch, a second switch, a third switch and a fourth switch connected electrically between positive and negative DC voltage sources in series. The first switch and the second switch are inversely parallel to the first diode, the first switch and the second switch at least include a combined field effect transistor, the third switch and the fourth switch are inversely parallel to the second diode, and the third switch and the fourth switch at least include a combined field effect transistor. The combined field effect transistor is a high voltage field effect transistor and a low voltage field effect transistor connected by source or drain electrodes. Because the parasitic diodes in the combined field effect transistor are in reverse series, the path of the intermittent current in the parasitic diode is blocked, and the switching loss and the peak voltage caused by the intermittent current are reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种用于逆变器或整流器的电桥电路
本专利技术涉及电力电子
,尤其涉及一种电桥电路。
技术介绍
脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)逆变器目前在电力电子领域被广泛的应用,尤其是在不间断电源、太阳能逆变器、风能变流器、电动机驱动、燃料电池等领域,其中单相三电平逆变器应用最为广泛。现有技术中,用于单相三电平逆变器的电桥电路通常采用4个场效应晶体管作为开关,或者4个双极性晶体管分别与二极管反向并联作为开关。其中,将双极性晶体管与二极管反向并联作为开关的缺点是高速开关下产生尖峰电压,可能造成元器件的击穿,因此开关频率受限,开关速度较慢;将场效应管作为开关虽然开关速度较快,但由于内部寄生二极管反向恢复特性非常差,在电流通过寄生二极管续流时,由于寄生二极管产生的反向恢复电流导致开关损耗增大、输出电压带有尖峰等问题,从而影响输出电压并降低开关的寿命。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于逆变器或整流器的电桥电路,以降低电桥电路中的开关损耗、去除输出电压尖峰。为了详细描述本专利技术,将使用以下术语、缩写或符号:FET(FieldEffectTransistor):场效应晶体管。多数载流子参与导电的电压控制型半导体器件。MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor):金氧半场效晶体管。NMOS(NegativechannelMOS):N型MOS管。指p型衬底、n沟道,靠电子的流动运送电流的MOS管。BJT(BipolarJunctionTransistor):双极结型晶体管。一种由两个PN结结合在一起的电流控制的器件。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor):绝缘栅双极型晶体管。由BJT和MOS组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。PWM(PulseWidthModulation):脉冲宽度调制。利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的技术。本专利技术实施例中的半导体开关可以为高耐压场效应管或组合场效应管,其中组合场效应管包括反向串联的一个高耐压场效应管和一个低耐压场效应管。为了详细描述本专利技术,当半导体开关为高耐压场效应管时,将高耐压场效应管的漏极定义为半导体开关的第一端,将高耐压场效应管的源极定义为半导体开关的第二端。当半导体开关为组合场效应管时,在第一种组合场效应管的电连接方式中,高耐压场效应管与低耐压场效应管的源极电连接,将高耐压场效应管的漏极定义为半导体开关的第一端,将低耐压场效应管的漏极定义为半导体开关的第二端,此时高耐压场效应管和低耐压场效应管的栅极电连接,用于接收开关控制信号,例如PWM信号;在第二种组合场效应管的电连接方式中,高耐压场效应管与低耐压场效应管的漏极电连接,将高耐压场效应管的源极定义为半导体开关的第一端,将低耐压场效应管的源极定义为半导体开关的第二端,此时高耐压场效应管和低耐压场效应管的栅极分别接收开关控制信号,优选的,开关控制信号为两个控制信号,例如两个PWM信号。本专利技术实施例中的场效应管可以是MOSFET、JFET,或者其他类型的双向场效应管。本专利技术实施例中的电连接可以是物理上的接触连接,也可以是通过电阻、电感、电容或其他电子元器件实现电学的连接。第一方面,在本专利技术的实施例中提供一种电桥电路,包括:第一直流源端口,用于电连接第一直流源的正极;第二直流源端口,用于电连接第二直流源的负极,其中第一直流源的负极和第二直流源的正极电连接;第一负载端口,用于电连接负载电路的一端;第二负载端口,用于电连接所述负载电路的另一端,以及电连接第一直流电压源的负极和第二直流电压源的正极;第一开关,其第一端与第一直流源端口电连接;第二开关,其第一端与第一开关的第二端电连接,第二开关的第二端与第一负载端口电连接;第三开关,其第一端与第二开关的第二端电连接,以及电连接第一负载端口;第四开关,其第一端与第三开关的第二端电连接,第四开关的第二端与第二直流源端口电连接;其中,第一开关和第二开关中,一个开关为组合场效应管,另一个开关为组合场效应管或高耐压场效应管;第三开关和第四开关中,有一个开关为组合场效应管,另一个开关为组合场效应管或高耐压场效应管。组合场效应管包括一个高耐压场效应管和一个低耐压场效应管,其中,高耐压场效应管和低耐压场效应管反向串联;第一二极管,其中,第一二极管的阳极电连接于第一负载端口,第一二极管的阴极电连接于第一开关的第一端;第二二极管,其中,第二二极管的阳极电连接于第四开关的第二端,第二二极管的阴极电连接于第一负载端口;第三二极管,其中,第三二极管的阳极电连接于第二负载端口,第三二极管的阴极电连接于所述第二开关的第一端;第四二极管,其中,第四二极管的阳极电连接于第四开关的第一端,第四二极管的阴极电连接于第二负载端口。由于在第一负载端口到第一直流源端口和第二直流源端口到第一负载端口的两个通路上均有至少一个组合场效应管,使得续流电流被组合场效应管中反向串联的寄生二极管所阻断,续流电流必须通过反向恢复特性较好的第一二极管和第二二极管,避免了寄生二极管中出现反向电流而导致的开关损耗和尖峰电压。在一个可能的设计中,第一开关为组合场效应管,第二开关为组合场效应管,第三开关为组合场效应管,第四开关为组合场效应管。在一个可能的设计中,第一开关为组合场效应管,第二开关为高耐压场效应管,第三开关为高耐压场效应管,第四开关为组合场效应管。将高耐压场效应管用作第二开关和第三开关,因此在第一负载端口到第一直流源端口和第二直流源端口到第一负载端口的通路上至少有一个组合场效应管,在保证续流电流不会通过寄生二极管的同时,减少了场效应管的数量,缩小电桥电路的体积。在一个可能的设计中,第一开关为高耐压场效应管,第二开关为组合场效应管,第三开关为组合场效应管,第四开关为高耐压场效应管。由于第一开关和第四开关在一个周期中工作的时间更长,因此将高耐压场效应管用作第一开关和第四开关能减少导通损耗。第二方面,本专利技术实施例提供一种单相三电平逆变器,包括:第一方面的所有可能的实施方式中的任意一种电桥电路;第一直流电压源,其正极与电桥电路的第一直流源端口电连接,负极与第一节点电连接;第二直流电压源,其正极与第一节点电连接,负极与电桥电路的第二直流源端口电连接;滤波电路,其中滤波电路的一端电连接于第一负载端口,另一端电连接于第一节点。在一个可能的设计中,滤波电路包括串联的电感和电容,其中,电感的一端与第一负载端口连接,另一端与电容的一端连接,电容的另一端与第二负载端口连接。由于在第一负载端口到第一直流源端口和第二直流源端口到第一负载端口的两个通路上均有至少一个组合场效应管,使得续流电流被组合场效应管中反向串联的寄生二极管所阻断,续流电流必须通过反向恢复特性较好的第一二极管和第二二极管,避免了寄生二极管中出现反向电流而导致的开关损耗和尖峰电压。第三方面,本专利技术实施例提供一种多相三电平逆变器,包括:第一方面的所有可能的实施方式中的多个电桥电路;第一直流电压源,其正极与多个电桥电路的第一直流源端口电连接,负极与第一节点电连接;第二直流电压源,其正极与第一节点电连接,负极与多个电桥电路的第二直流源端口电连接;第二方面的可能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电桥电路,其特征在于,包括:第一直流源端口,用于电连接第一直流电压源的正极;第二直流源端口,用于电连接第二直流电压源的负极;第一负载端口,用于电连接负载电路的一端;第二负载端口,用于电连接所述负载电路的另一端,以及电连接所述第一直流电压源的负极和所述第二直流电压源的正极;第一开关,其中,所述第一开关的第一端与所述第一直流源端口电连接;第二开关,其中,所述第二开关的第一端与所述第一开关的第二端电连接,所述第二开关的第二端与所述第一负载端口电连接;第三开关,其中,所述第三开关的第一端与所述第二开关的第二端电连接;第四开关,其中,所述第四开关的第一端与所述第三开关的第二端电连接,所述第四开关的第二端与所述第二直流源端口电连接;其中,所述第一开关和所述第二开关中,一个开关为组合场效应管,另一个开关为组合场效应管或高耐压场效应管;所述第三开关和第四开关中,一个开关为组合场效应管,另一个开关为组合场效应管或高耐压场效应管;所述组合场效应管包括一个高耐压场效应管和一个低耐压场效应管,其中,所述高耐压场效应管与所述低耐压场效应管反向串联;第一二极管,其中,所述第一二极管的阳极电连接于所述第一负载端口,所述第一二极管的阴极电连接于所述第一开关的第一端;第二二极管,其中,所述第二二极管的阳极电连接于所述第四开关的第二端,所述第二二极管的阴极电连接于所述第一负载端口;第三二极管,其中,所述第三二极管的阳极电连接于所述第二负载端口,所述第三二极管的阴极电连接于所述第二开关的第一端;第四二极管,其中,所述第四二极管的阳极电连接于所述第四开关的第一端,第四二极管的阴极电连接于所述第二负载端口。...

【技术特征摘要】
1.一种电桥电路,其特征在于,包括:第一直流源端口,用于电连接第一直流电压源的正极;第二直流源端口,用于电连接第二直流电压源的负极;第一负载端口,用于电连接负载电路的一端;第二负载端口,用于电连接所述负载电路的另一端,以及电连接所述第一直流电压源的负极和所述第二直流电压源的正极;第一开关,其中,所述第一开关的第一端与所述第一直流源端口电连接;第二开关,其中,所述第二开关的第一端与所述第一开关的第二端电连接,所述第二开关的第二端与所述第一负载端口电连接;第三开关,其中,所述第三开关的第一端与所述第二开关的第二端电连接;第四开关,其中,所述第四开关的第一端与所述第三开关的第二端电连接,所述第四开关的第二端与所述第二直流源端口电连接;其中,所述第一开关和所述第二开关中,一个开关为组合场效应管,另一个开关为组合场效应管或高耐压场效应管;所述第三开关和第四开关中,一个开关为组合场效应管,另一个开关为组合场效应管或高耐压场效应管;所述组合场效应管包括一个高耐压场效应管和一个低耐压场效应管,其中,所述高耐压场效应管与所述低耐压场效应管反向串联;第一二极管,其中,所述第一二极管的阳极电连接于所述第一负载端口,所述第一二极管的阴极电连接于所述第一开关的第一端;第二二极管,其中,所述第二二极管的阳极电连接于所述第四开关的第二端,所述第二二极管的阴极电连接于所述第一负载端口;第三二极管,其中,所述第三二极管的阳极电连接于所述第二负载端口,所述第三二极管的阴极电连接于所述第二开关的第一端;第四二极管,其中,所述第四二极管的阳极电连接于所述第四开关的第一端,第四二极管的阴极电连接于所述第二负载端口。2.根据权利要求1所述的电桥电路,其特征在于,所述第一开关为组合场效应管,所述第二开关为组合场效应管,所述第三开关为组合场效应管,所述第四开关为组合场效应管。3.根据权利要求1所述的电桥电路,其特征在于,所述第一开关为组合场效应管,所述第二开关为高耐压场效应管,所述第三开关为高耐压场效应管,所述第四开关为组合场效应管。4.根据权利要求1所述的电桥电路,其特征在于,所述第一开关为高耐压场效应管,所述第二开关为组合场效应管,所述第三开关为组合场效应管,所述第四开关为高耐压场效应管。5.根据权利要求1至4任意一项所述的电桥电路,其特征在于,所述高耐压场效应管的耐受电压为60V~900V。6.根据权利要求1至5任意一项所述的电桥电路,其特征在于,所述低耐压场效应管的耐受电压为20V~100V。7.根据权利要求1至6任意一项所述的电桥电路,其特征在于,所述场效应晶体管为金属氧化物半导体场效应管。8.一种单相三电平逆变器,其特征在于,包括:如权利要求1至7所述的任意一种电桥电路;第一直流电压源,其中,所述第一直流电压源的正极与所述电桥电路的所述第一直流源端口电连接,所述第一直流电压源的负极与...

【专利技术属性】
技术研发人员:张春涛
申请(专利权)人:华为技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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