一种全桥逆变软开关电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种全桥逆变软开关电路，其包括：全桥逆变基础电路和软开关电路，所述软开关电路接在全桥逆变基础电路前端；所述软开关电路根据不同的控制方式又分为PWM式软开关电路和调频式软开关电路；驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述全桥逆变基础电路和软开关电路；以及对应的控制方法，所述控制方法包括了PWM、调频式的控制方法；实现了做高频和软开关功能的目的，并且获得直通保护，消除续流二极管和极间电容带来的直通损耗，使得负载电感或变压器可以选用更小的铁芯和电感量，节省铁芯和铜线绕组等贵重材料。芯和铜线绕组等贵重材料。芯和铜线绕组等贵重材料。

【技术实现步骤摘要】
一种全桥逆变软开关电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及到电力电子领域，尤其涉及到一种全桥逆变软开关电路及控制方法。

技术介绍

[0002]全桥逆变电路及其软开关的功能一般是用在大功率高频设备上的，如：开关电源、感应加热设备、电焊机、直流充电桩等。
[0003]现有的常用逆变方式包括：单端反激、单端正激、推挽式、半桥、全桥等，以及上述电路的相关拓补。软开关的主要作用是替代传统硬开关，既开关管(可控硅、mos管、igbt等)，因为硬开关在高频率下的工作容易烧坏，并且电能浪费严重。
[0004]软开关的是指零电压导通，零电流关断。即在电路中加入一些元器件，同时运用开关管驱动信号控制，制造出零电压或零电流状态，让开关管在这种状态下开通和关断，进而大幅度降低开关管的损耗。
[0005]而现有的全桥逆变电路，存在使用大量硬开关，导致损坏大、无法高频运行、开关管要求大电流大功率的问题；再是电感桥臂两端的开关管有直通风险，会因失误而导致同时开通造成短路，还有存在直通损耗，导致难以上高频。内部使用mos管或igbt的由于极间电容、续流二极管的存在，使得快回复二极管由正向转为反相截止，需要几十到几百纳秒的恢复时间，而这段时间是能够通过很大的反向电流的，虽然时间很短，但对高频运作时的影响不容忽略。
[0006]因此，亟需一种能够解决以上一种或多种问题的全桥逆变软开关电路及控制方法。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的一种或多种问题，本专利技术提供了一种全桥逆变软开关电路及控制方法。本专利技术为解决上述问题采用的技术方案是：一种全桥逆变软开关电路，包括：全桥逆变基础电路，所述全桥逆变基础电路设置有两个桥臂和四个开关管V1、V2、V3、V4，开关管V1、V2同一桥臂，开关管V3、V4同一桥臂，开关管V1、V3的集电极接同一输入端，开关管V2、V4的发射极接同一输出端；
[0008]软开关电路，所述软开关电路分别为PWM式软开关电路和调频式软开关电路，所述软开关电路电连接在所述全桥逆变基础电路的前端；
[0009]驱动电路，所述驱动电路与所述软开关电路、所述全桥逆变基础电路电连接，所述驱动电路用于驱动所述软开关电路和所述全桥逆变基础电路；
[0010]所述PWM式软开关电路包括：第一开关管、第二开关管、第一电感、第一电阻、快恢复二极管和第一电容，所述第一开关管和所述第一电感串联在主电路上，所述第一电阻和所述快恢复二极管串联并记为保护电路，所述保护电路与所述第一电感并联，所述保护电路与所述第一开关管串联，所述第一电容和所述第二开关管串联并记为工作电路，所述工作电路与所述保护电路并联，所述工作电路与所述第一开关管串联，所述工作电路与所述
第一电感串联；
[0011]在减去所述第二开关管后，所述PWM式软开关电路变为所述调频式软开关电路。
[0012]进一步地，所述第一开关管和所述第二开关管内带或外置有续流二极管或电容。
[0013]以及一种全桥逆变软开关电路的控制方法，全桥逆变基础电路的两桥臂的切换在第一开关管断开的情况下进行，在PWM式软开关电路中所述第一开关管导通前先关闭第二开关管，所述第一开关管断开前先导通所述第二开关管；
[0014]在软开关电路为所述PWM式软开关电路时，取全桥的工作周期为T，控制方法包括：
[0015]上半周期：所述第二开关管关闭，开关管V1、V4导通/关闭，接着开关管V3、V2关闭/导通，接着所述第一开关管导通，在所述第一开关管导通X微秒后导通所述第二开关管，然后关闭所述第一开关管，接着延时Y微秒；
[0016]下半周期：所述第二开关管关闭，开关管V3、V2导通/关闭，接着开关管V1、V4关闭/导通，接着所述第一开关管导通，在所述第一开关管导通X微秒后导通所述第二开关管，然后关闭所述第一开关管，接着延时Y微秒；
[0017]上半周期和下半周期的步骤根据需要反复循环，X微秒为所述第一开关管的导通时间，也是负载在上半周期和下半周期的通电时间。
[0018]进一步地，在软开关电路为所述调频式软开关电路时，取全桥的工作周期为T，控制方法包括：
[0019]上半周期：开关管V1、V4导通/关闭，接着开关管V3、V2关闭/导通，接着所述第一开关管导通X微秒后关闭，然后延时Y微秒；
[0020]下半周期：开关管V3、V2导通/关闭，接着开关管V1、V4关闭/导通，接着所述第一开关管导通X微秒后关闭，然后延时Y微秒；
[0021]上半周期和下半周期的步骤根据需要反复循环，X微秒为所述第一开关管的导通时间，也是负载在上半周期和下半周期的通电时间。
[0022]进一步地，X的取值小于0.5T，Y等于0.5T
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X。
[0023]进一步地，停机时，所有开关管断开。
[0024]进一步地，在输入电压和输出功率变化较大时，采用所述PWM式软开关电路及其控制方法；
[0025]在输入电压和输出功率变化不大时，采用所述调频式软开关电路及其控制方法。
[0026]本专利技术取得的有益价值是：本专利技术通过将所述软开关电路接在现有的全桥逆变基础电路上，配合对应的开关管驱动电路和控制方法，并针对不同的需求划分PWM式和调频式控制电路、方法，实现了做高频和软开关功能的目的，并且获得直通保护，消除续流二极管和极间电容带来的直通损耗，使得负载电感或变压器可以选用更小的铁芯和电感量，节省铁芯和铜线绕组等贵重材料；具备很强的通用性，无需特定设备、电路来配合，对变压器的二次侧电路也无特定要求，进而大幅提高兼用性；所述第二开关管属于辅助电路，能够取小号使用，全桥逆变基础电路内的开关管是在所述第一开关管切断主电路后进行软开关切换的，损耗非常低，可以取小号使用，所以即便增加了一个所述第一开关管，总体的开关管成本也是降低的；应用在大功率电路上时，获得的节能效果更为显著。以上极大地提高了本专利技术的实用价值。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的PWM式软开关电路的实施示意图I；
[0028]图2为本专利技术的PWM式软开关电路的实施示意II；
[0029]图3为本专利技术的调频式软开关电路的实施示意图I；
[0030]图4为本专利技术的调频式软开关电路的实施示意图II；
[0031]图5为本专利技术的调频式软开关电路的实施示意图III；
[0032]图6为本专利技术PWM式软开关电路的实施波形图；
[0033]图7为本专利技术调频式软开关电路的实施波形图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加浅显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例限制。
[0035]如图1
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图5所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全桥逆变软开关电路，包括：全桥逆变基础电路，所述全桥逆变基础电路设置有两个桥臂和四个开关管V1、V2、V3、V4，开关管V1、V2同一桥臂，开关管V3、V4同一桥臂，开关管V1、V3的集电极接同一输入端，开关管V2、V4的发射极接同一输出端，其特征在于，软开关电路，所述软开关电路分别为PWM式软开关电路和调频式软开关电路，所述软开关电路电连接在所述全桥逆变基础电路的前端；驱动电路，所述驱动电路与所述软开关电路、所述全桥逆变基础电路电连接，所述驱动电路用于驱动所述软开关电路和所述全桥逆变基础电路；所述PWM式软开关电路包括：第一开关管、第二开关管、第一电感、第一电阻、快恢复二极管和第一电容，所述第一开关管和所述第一电感串联在主电路上，所述第一电阻和所述快恢复二极管串联并记为保护电路，所述保护电路与所述第一电感并联，所述保护电路与所述第一开关管串联，所述第一电容和所述第二开关管串联并记为工作电路，所述工作电路与所述保护电路并联，所述工作电路与所述第一开关管串联，所述工作电路与所述第一电感串联；在减去所述第二开关管后，所述PWM式软开关电路变为所述调频式软开关电路。2.根据权利要求1所述的一种全桥逆变软开关电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管内带或外置有续流二极管或电容。3.一种全桥逆变软开关电路的控制方法，其特征在于，全桥逆变基础电路的两桥臂的切换在第一开关管断开的情况下进行，在PWM式软开关电路中所述第一开关管导通前先关闭第二开关管，所述第一开关管断开前先导通所述第二开关管；在软开关电路为所述PWM式软开关电路时，取全桥的工作周期为T，控制方法包括：上半周期：所述第二开关管关闭，开关管V1、V4导通/关...

【专利技术属性】
技术研发人员：许真剑，
申请(专利权)人：许真剑，
类型：发明
国别省市：