一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器制造技术

本发明专利技术公开一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器，可实现主回路开关的ZVS导通和辅助回路开关的ZCS导通。通过内外环协作实现辅助换流，导通的辅助开关管数量控制在两个之内。电荷平衡使得电容分压点保持恒压状态。有效提高效率和功率密度，降低成本和EMI。EMI。EMI。

【技术实现步骤摘要】
一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器


[0001]本专利技术涉及电力电子变流
，尤其涉及一种内外环协作辅 助换流的等效电容分压软开关逆变器。

技术介绍

[0002]通常采用功率因数校正PFC提高功率因数PF和降低总谐波失真。 在众多的PFC电路中，Boost变换器因其结构简单、输入电流连续和 特性统一性强得到广泛的应用。其中无桥Boost PFC通过减少工作 回路上半导体器件的数量来降低导通损耗，达到提高效率的目的。但 无桥PFC中的开关损耗问题突出，当提高开关频率时，电路中的开 关损耗会随之增大，尤其是当电路工作在CCM时，续流二极管的反 向恢复电流将会增大开关管的开通损耗。实现高开关频率操作，辅助 换流软开关变换器拓扑结构和控制方案在优化参数的同时不影响原 主回路工作模式，降低开关损耗不增加开关应力。
[0003]D.Divan在1989年提出第一个现代软开关变换器：主动箝位谐 振型DC
‑
Link逆变器AC
‑
RDCL。R.De Doncker在1990年提出了辅助 谐振换向极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器，其特征在于，包括：第一主开关管S1、第二主开关管S2、第三主开关管S3、第四主开关管S4、飞跨电容C
F
、主回路直流母线电容C
B
、第一辅助回路直流母线电容C
aB1
、第二辅助回路直流母线电容C
aB2
、第一辅助电容C
a1
、第二辅助电容C
a2
、第三辅助电容C
a3
、第一辅助二极管D
a1
、第二辅助二极管D
a2
、第三辅助二极管D
a3
、第四辅助二极管D
a4
、第一辅助开关管S
a1
、第二辅助开关管S
a2
、第三辅助开关管S
a3
、第四辅助开关管S
a4
、第五辅助开关管S
a5
、第六辅助开关管S
a6
、第七辅助开关管S
a7
、第八辅助开关管S
a8
、滤波电感L
in
、输入电源V
in
、第一辅助换流电感L
r1
、第二辅助换流电感L
r2
、第三辅助换流电感L
r3
；其中，所述第一主开关管S1的源极和第二主开关管S2的漏极相连于a点，第三主开关管S3的源极和第四主开关管S4的漏极相连于b点,第二主开关管S2的源极和第三主开关管S3的漏极相连于O点，飞跨电容C
F
一端连于a点，另一端连于b点；第五辅助开关管S
a5
的发射极与与第六辅助开关管S
a6
的集电极连接于i点，第七辅助开关管S
a7
的发射极与第八辅助开关管S
a8
的集电极连接于k点，第六辅助开关管S
a6
的发射极与第七辅助开关管S
a7
的集电极连接于j点，第三辅助电容C
a3
连接在i点和k点之间；第三辅助换流电感L
r3
连接在j点与O点之间；S
a5
的集电极连于a点；S
a8
的发射极连于b点；第一辅助二极管D
a1
的正极与第二辅助二极管D
a2
的负极相连于c点，第二辅助二极管D
a2
的正极与第一辅助开关管S
a1
的集电极连接于d点，第一辅助开关管S
a1
的发射极与第二辅助开关管S
a2
的集电极连接于e点，第一辅助电容C
a1
连接在c点和e点之间，第一辅助回路直流母线电容C
aB1
的一端连接于第一辅助二极管D
a1
的负极，另一端连接于第二辅助开关管S
a2
的发射极；第三辅助开关管S
a3
的发射极与第四辅助开关管S
a4
的集电极连接于f点，第四辅助开关管S
a4
的发射极与第三辅助二极管D
a3
的负极连接于g点，第三辅助二极管D
a3
的正极与第四辅助二极管D
a4
的负极连接于h点，第二辅助电容C
a2
连接在f点和h点之间，第二辅助回路直流母线电容C
aB2
的一端连接于第三辅助开关管S
a3
的集电极，另一端连接于第四辅助二极管D
a4
的正极；第一辅助换流电感L
r1
连接于d点和a点之间，第二辅助换流电感L
r2
连接于g点和b点之间；滤波电感L
in
一端连接于O点，另一端连接于输入电源V
in
的正极；第一主开关S1的漏极、第一辅助二极管D
a1
的负极与主回路直流母线电容C
B
的正极相连，第四主开关管S4的源极、第四辅助二极管D
a4
的正极、输入电源V
in
的负极与主回路直流母线电容C
B
的负极相连；设定i
load
为流经滤波电感L
in
的瞬时电流，I
load
为流经滤波电感L
in
的平均电流；C1‑
C4主开关S1‑
S4的等效并联电容，电容值都为C
m
‑
oss
；C
a1
‑
C
a8
为辅助开关S
a1
‑
S
a8
的等效并联电容，电容值都为C
a
‑
oss
；换流谐振电流I
r
定义为：换流谐振电感L
r
中通过的最大电流与滤波电感L
in
中的电流I
load
之差，考虑需要换流的主开关ZVS导通时间的需求及i
load
测量误差确定；i
load
由输入电源V
in
正极流入O点定义为正；辅助换流电感L
r1
、辅助换流电感L
r2
和辅助换流电感L
r3
的电感值均为L
r
；流过辅助换流电感L
r1
的电流为i
Lr1
，流过辅助换流电感L
r2
的电流为i
Lr2
，流过辅助换流电感L
r3
的电流为i
Lr3
。2.根据权利要求1所述的内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器，其特征在于，逆变器电路工作流程及切换时间间隔为：
电路处于稳定状态，S1、S2处于导通状态，S3、S4和S
a1
‑
S
a8
处于关断状态；输入电源电流i
load
通过S1、S2和C
B
续流；t0时刻，开通辅助开关S
a1
，延迟D
A1
后，关断S1；关断S1后，延迟D
A2
，开通S4；S4保持开通，D
A3
后，关断辅助开关S
a1
，关断主开关S4；断开S
a1
和S4后，延时D
A4
，开通主开关S1；T
Δ1
和T
Δ2
由主回路SPWM的控制；S1保持导通，延时D
A5
，开通辅助开关S
a5
和S
a7
；D
A5
＝ττ由主回路SPWM的控制；S
a5
和S
a7
保持导通，延时D
A6
，关断主开关S2；关断主开关S2后，延迟D
A7
，开通主开关S3；S3保持导通，延迟D
A8
，关断辅助开关S
a5
和S
a7
，关断主开关S3；断开S
a5
和S3后，延时D
A9
，开通主开关S2；T
Δ3
和T
Δ4
由主回路SPWM的控制；S2保持导通，延迟D
A10
，开通辅助开关S
a2
；D
A10
＝ττ由主回路SPWM的控制；S
a2
保持开通，延迟D
A11
，关断S1；关断S1后，延迟D
A12
后，开通主开关S4；
S4保持开通，延迟D
A13
，关断辅助开关S
a1
和S
a2
，关断主开关S4；T
Δ5
由主回路SPWM的控制；关断S4后，延迟D
A14
，开通主开关S1；T
Δ6
由主回路SPWM的控制；S1保持开通，延迟D
A15
，开通辅助开关S
a5
和S
a7
；D
A15
＝ττ由主回路SPWM的控制；S
a5
和S
a7
保持开通，延迟D
A16
，关断主开关S1；关断S1后，延迟D
A17
，开通主开关S3；S3保持开通，延迟D
A18
，断开辅助开关S
a5
和S
a7
，断开主开关S3；辅助开关S
a5
和S
a7
关断，主开关S3关断，延时D
A19
，开通主开关S2，回到模式1；3.根据权利要求2所述的内外环协作辅助换流的等效电容分压软开关逆变器，其特征在于，电路运行过程中分为如下20个模式，每一模式工作过程为：模式1，t<t0：电路处于稳定状态，S1、S2处于导通状态，S3、S4和S
a1
‑
S
a8
处于关断状态；输入电源电流i
load
通过S1、S2和C
B
续流；模式2，t0‑
t1：t0时刻，开通辅助开关S
a1
，辅助二极管D
a1
自然导通，换流电感电流i
Lr1
从零开始线性增加；t
A
时刻，i
Lr1
(t)的值达到I
load
；t1时刻，换流电感电流i
Lr1
(t)大小与滤波电感L
in
中的电流及预充电流之和I
load
+I
r
相等；相等；其中t0时刻到t1时刻之间的时段T0‑1为：
模式3，t1‑
t2：t1时刻，关断S1，Q点电位下降，主开关S1的等效并联电容C1和主开关S4等效输出电容C4发生谐振，对C1充电对C4放电；t2时刻，Q点电位到达0；换流电感电流的时域表达式为：其中：其中：其中：其中t1时刻到t2时刻之间的时段T1‑2为：模式4，t2‑
t3:t2时刻，主开关S4的体二极管导通；L
r1
中的电流开始线性减少，t
B
时刻，开通主回路开关S4，t
C
时刻，L
r1
中的电流线性减小到I
load
；t3时刻，L
r1
中的电流线性减小到0；S4的ZVS开通允许时间段为t2到t
C
之间的时段T2‑

【专利技术属性】
技术研发人员：禹健，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：