电流控制型功率变换器制造技术

电流控制型功率变换器，涉及一种电流控制型功率变换器，属于电机控制领域。解决了现有功率变换器在提高开关频率的同时，使得开关损耗增加的问题。该功率变换器主要由电源、主电路、辅助开关电路和滤波电路构成。主电路为由两个桥臂构成的“H”桥型主电路，每个桥臂由两个半导体开关器件串联构成，在每个半导体开关器件上并联一个电容，主电路的两个桥臂并联在电源的正、负母线之间；由辅助开关与辅助电感串联构成辅助开关电路，辅助开关电路两端分别接在主电路两个桥臂上相串联的两个半导体开关器件的连接点上。它主要用于对电机进行控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电流控制型功率变换器，属于电机控制领域。
技术介绍
在高精度伺服驱动系统中，为了提高系统的响应特性与效率，通常都采用图7所示的PWM功率变换电路，该电路具有成本低、效率高、控制简单等优点。但是，由于功率器件工作于开关状态，其输出电流波形脉动分量较大，所以，难以实现高精度控制，同时，为防止器件关断延迟引起上、下桥臂直通而设定的死区时间有时会引起不稳定现象。在要求极高的定位精度以及平滑运行的场合，通常需要提高开关频率，但会使开关损耗增加，既降低了系统效率及可靠性，又增大了系统体积和重量。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有功率变换器在提高开关频率的同时，使得开关损耗增加的问题，本专利技术提供了一种电流控制型功率变换器。电流控制型功率变换器，它包括电源Vs、主电路、辅助开关电路和滤波电路；主电路包括功率开关S1、功率开关S2、功率开关S3、功率开关S4、电容Crt、电容(；2、电容Cri和电容C rt，功率开关电流输入端连接电源V 3的正极，功率开关S 3的电流输出端连接电源入的负极，功率开关S 4勺电流输出端连接功率开关S 3的电流输入端，功率开关S i和功率开关S3B成一个桥臂，功率开关&的电流输入端连接电源V 3的正极，功率开关S 4的电流输出端连接电源入的负极，功率开关S 2的电流输出端连接功率开关S 4的电流输入端，功率开关S 2和功率开关S4形成另一个桥臂，电容Crt与功率开关S 1并联连接；电容C U与功率开关S 2并联连接；电容Cri与功率开关S 3并联连接；电容C 与功率开关S 4并联连接；辅助开关电路连接在两个桥臂的中点之间；辅助开关电路包括功率开关Srt、功率开关Srf和电感Lp功率开关Srt、功率开关Srt和电感L在一个桥臂至另一个桥臂之间依次串联连接，且功率开关Srt的电流输出端与功率开关S -的电流输出端连接，滤波电路包括电感Lfl和电容Cfl，电感Lfl的一端连接功率开关S 3的电流输入端，电感Lfl的另一端连接电容Cfl的一端，电容Cfl的另一端连接功率开关S 4的电流输入端，电容Cfl与负载并联连接。电流控制型功率变换器，它包括直流电源Vs1、直流电源Vs2、功率开关S1、功率开关s3、电容Crt、电容Cr1、功率开关Srt、功率开关Sf电感Lp电感Lf和电容C f;功率开关S1的电流输入端连接直流电源Vs ^勺正极，功率开关S ^勺电流输出端连接功率开关S3的电流输入端，功率开关S 3的电流输出端连接直流电源Vs 2的负极，直流电源Vs2的正极连接直流电源Vs i的负极；直流电源Vs1的负极接电源地，电容Crt与功率开关S i并联连接，电容Cri与功率开关S 3并联连接，功率开关Srt、功率开关Srt和电感L ^依次串联在功率开关S 3的电流输入端和电源地之间，且功率开关Srt的电流输出端与功率开关S u的电流输出端连接，电感Lf的一端连接功率开关S 3的电流输入端，电感Lf的另一端连接电容Cf一端，电容Cf另一端接电源地，负载与电容(^并联连接。电流控制型功率变换器，该功率变换器为m相功率变换器，m为大于或等于3的正整数，所述功率变换器包括电源Vs、m相桥主电路、m个辅助开关电路和第一滤波电路；m相桥主电路由m个桥臂构成，m个桥臂并联在电源Vs的正、负极之间，m个桥臂的结构相同，每个桥臂由两个半导体开关器件串联构成，在每个半导体开关器件上并联一个电容；m个辅助开关电路的结构相同，每个辅助开关电路包括一个辅助开关和一个辅助电感，其中，第I个辅助开关电路中的辅助开关和辅助电感依次串联在第I个桥臂的中点和第2个桥臂的中点之间，第2个辅助开关电路中的辅助开关和辅助电感依次串联在第2个桥臂的中点和第3个桥臂的中点之间，……，第m-Ι个辅助开关电路中的辅助开关和辅助电感依次串联在第m-Ι个桥臂的中点和第m个桥臂的中点之间，第m个辅助开关电路中的辅助开关和辅助电感依次串联在第m个桥臂的中点和第I个桥臂的中点之间，第一滤波电路包括m个滤波电感和m个滤波电容，其中，第I个滤波电感的一端连接第I个桥臂的中点，第2个滤波电感的一端连接第2个桥臂的中点，第3个滤波电感的一端连接第3个桥臂的中点，……，第m-Ι个滤波电感的一端连接第m-Ι个桥臂的中点，第m个滤波电感的一端连接第m个桥臂的中点，第I至m个滤波电感的另一端均与m相负载连接，第I个滤波电容连接在第I个滤波电感的另一端和第2个滤波电感的另一端之间，第2个滤波电容连接在第2个滤波电感的另一端和第3个滤波电感的另一端之间，......，第m-Ι个滤波电容连接在第m-Ι个滤波电感的另一端和第m个滤波电感的另一端之间，第m个滤波电容连接在第m个滤波电感的另一端和第I个滤波电感的另一端之间。电流控制型功率变换器，该功率变换器为m相功率变换器，m为大于或等于3的正整数，所述功率变换器包括电源Vs、m相桥主电路、第二辅助开关电路和第二滤波电路；m相桥主电路由m个桥臂构成，m个桥臂并联在电源Vs的正、负之间，每个桥臂由两个半导体开关器件串联构成，在每个半导体开关器件上并联一个电容；第二辅助开关电路包括m个辅助开关和m个辅助电感，m个辅助开关依次首尾连接，形成m个串联连接点，第I个串联连接点与第I个辅助电感的一端连接，第2个串联连接点与第2个辅助电感的一端连接，……，第m个串联连接点与第m个辅助电感的一端连接，第I个辅助电感的另一端与第I个桥臂的中点连接，第2个辅助电感的另一端与第2个桥臂的中点连接，……，第m-Ι个辅助电感的另一端与第m-Ι个桥臂的中点连接，第m个辅助电感的另一端与第m个桥臂的中点连接，第二滤波电路包括m个滤波电感和m个滤波电容，其中，第I个滤波电感的一端与第I个桥臂的中点连接，第2个滤波电感的一端与第2个桥臂的中点连接，......，第m-Ι个滤波电感的一端与第m-Ι个桥臂的中点连接，第m个滤波电感的一端与第m个桥臂的中点连接，第I至第m个滤波电感的另一端均与m相负载连接，第I个滤波电容连接在第I个滤波电感的另一端与第2个滤波电感的另一端之间，第2个滤波电容连接在第2个滤波电感的另一端与第3个滤波电感的另一端之间，……，第m个滤波电容连接在第m个滤波电感的另一端与第I个滤波电感的另一端之间。本专利技术带来的有益效果是，本专利技术的电流控制型功率变换器的半导体开关器件工作在软开关状态，实现了开关器件的零电压导通、零电压关断，从而大大降低了开关损耗，在提高开关频率的同时，不增加系统损耗，减小了输出电流纹波以及电流应力。因此，既可以提高系统动态响应与控制精度，又降低了系统噪声。【附图说明】图1为【具体实施方式】一所述的电流控制型功率变换器的电路连接关系图；图2为【具体实施方式】二所述的电流控制型功率变换器的电路连接关系图；图3为【具体实施方式】三所述的电流控制型功率变换器的电路连接关系图；图4为【具体实施方式】四所述的电流控制型功率变换器的电路连接关系图；图5为当m的取值为3时，【具体实施方式】八所述的电流控制型功率变换器的电路连接关系图；图6为当m的取值为3时，【具体实施方式】九所述的电流控制型功率变换器的电路连接关系图；图7为现有技术中的PWM功率变换电路的电路连接关系图。【具体实施方式】【具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
电流控制型功率变换器，其特征在于，它包括电源Vs、主电路、辅助开关电路和滤波电路；主电路包括功率开关S1、功率开关S2、功率开关S3、功率开关S4、电容Cr1、电容Cr2、电容Cr3和电容Cr4，功率开关S1的电流输入端连接电源Vs的正极，功率开关S3的电流输出端连接电源Vs的负极，功率开关S1的电流输出端连接功率开关S3的电流输入端，功率开关S1和功率开关S3形成一个桥臂，功率开关S2的电流输入端连接电源Vs的正极，功率开关S4的电流输出端连接电源Vs的负极，功率开关S2的电流输出端连接功率开关S4的电流输入端，功率开关S2和功率开关S4形成另一个桥臂，电容Cr1与功率开关S1并联连接；电容Cr2与功率开关S2并联连接；电容Cr3与功率开关S3并联连接；电容Cr4与功率开关S4并联连接；辅助开关电路连接在两个桥臂的中点之间；辅助开关电路包括功率开关Sr1、功率开关Sr2和电感Lr，功率开关Sr1、功率开关Sr2和电感Lr在一个桥臂至另一个桥臂之间依次串联连接，且功率开关Sr1的电流输出端与功率开关Sr2的电流输出端连接，滤波电路包括电感Lf1和电容Cf1，电感Lf1的一端连接功率开关S3的电流输入端，电感Lf1的另一端连接电容Cf1的一端，电容Cf1的另一端连接功率开关S4的电流输入端，电容Cf1与负载并联连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：寇宝泉，张海林，贺铁锐，牛旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23