一种软开关SiC车载逆变器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种软开关SiC车载逆变器，涉及电力电子技术领域。本实用新型专利技术DC/DC变换器与输入电压相连，输入电压经DC/DC变换器升压后与有源箝位全桥逆变器输入端相连；有源箝位全桥逆变器输出端与低通滤波器相连；低通滤波器输出逆变电压；所述采样单元与DC/DC变换器输出、低通滤波器及其输出相连，控制器的输入端与采样单元连接，控制器的输出端与有源箝位全桥逆变器相连。本实用新型专利技术的辅助谐振支路器件少，结构简单，相较于传统的谐振直流环节逆变器有更小的开关应力和辅助支路损耗。本实用新型专利技术减小了SiC逆变器工作在高频状态下的开关损耗，提高了车载逆变器的工作效率。提高了车载逆变器的工作效率。提高了车载逆变器的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种软开关SiC车载逆变器


[0001]本技术涉及电力电子
，特别涉及一种可实现全桥逆变电路所有开关管零电压导通的软开关车载逆变器。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展和社会的进步，私家车的普及率越来越高，车载逆变器得到了越来越广泛的应用。它能将DC直流电压转换成AC220V交流电压，可供车主在汽车上使用一些电器，为生活带来便利。逆变器的电路结构很多。根据直流侧电源性质的不同可分电压源型逆变器和电流源型逆变器。依据逆变电路的结构不同，可分为单相半桥、单相全桥、推挽式和三相桥式逆变器。
[0003]早期的车载逆变器体积较大，不便携带，同时效率相对较低，存在诸多缺点。目前，SiC MOSFET在电力电子领域得到了越来越广泛的应用。SiC逆变器可以实现更高的开关频率，从而减小逆变器的整体体积，提高了逆变器的功率密度。与此同时，过高的开关频率会造成更高的开关损耗，所以利用软开关技术来提高逆变器的工作效率。
[0004]早期的逆变器软开关技术一般采用谐振直流环节电路。传统的谐振直流环节逆变器在直流输入和逆变桥臂之间串联一个谐振电感L
r
，并在桥臂正负端之间并联一个谐振电容C
r
和一个开关管S
r
。S
r
处于关断状态时，直流输入和谐振电感L
r
、谐振电容C
r
发生串联谐振；当桥臂输入电压下降至0时，将开关管S
r
导通，使桥臂输入电压v
r
箝位至0，为逆变桥臂开关管提供了零电压导通条件。在串联谐振和开关管S
r
的箝位作用下，逆变桥臂输入电压v
r
被调制成离散的脉冲电压，再通过离散脉冲调制，得到逆变桥臂输出电压v
ab
。
[0005]在串联谐振的过程中，逆变桥臂输入电压v
r
的最大值大于两倍的输入电压，开关器件电压应力很大。为解决这个问题，可以接入一个有源箝位电路。在直流输入和逆变桥臂之间串联一个谐振电感L
r
，箝位电容C
c
和辅助开关管S
r
串联后并联在谐振电感L
r
的两端，逆变桥臂正负端之间并联一个谐振电容C
r
。其中箝位电容C
c
容值足够大，且两端电压维持在(K
‑
1)V
bus
，K一般取1.2～1.4，箝位电容正极与电源正极相连。谐振电感L
r
和谐振电容C
r
发生串联谐振，当逆变桥臂输入电压v
r
上升至KV
bus
时，打开辅助开关管S
r
，v
r
即被箝位于KV
bus
。这样就减小了开关器件的电压应力，但是离散脉冲调制仍然会带来较大的低次谐波影响。
[0006]本技术在有源箝位谐振直流环节逆变器的基础上进行改进，用桥臂开关管的输出电容替代谐振电容，并采用SPWM调制，引入桥臂短路脉冲，大大提高了逆变器在高频下的工作效率。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是提供一种软开关SiC车载逆变器，降低车载逆变器的开关损耗，提高工作频率，减小产品的体积。
[0008]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0009]一种软开关SiC车载逆变器，包括DC/DC变换器、有源箝位全桥逆变器、低通滤波
器、采样单元和控制器，DC/DC变换器与输入电压相连，输入电压经DC/DC变换器升压后与有源箝位全桥逆变器输入端相连；有源箝位全桥逆变器输出端与低通滤波器相连；低通滤波器输出逆变电压；所述采样单元与DC/DC变换器输出、低通滤波器及其输出相连，控制器的输入端与采样单元连接，控制器的输出端与有源箝位全桥逆变器相连。
[0010]本技术一种软开关SiC车载逆变器，所述有源箝位全桥逆变器的开关器件采用SiC MOSFET。
[0011]本技术一种软开关SiC车载逆变器，所述有源箝位全桥逆变器的直流部分串联了一个辅助谐振电路，包括一个谐振电感L
r
、一个箝位电容C
c
和一个辅助开关管S
a
。
[0012]本技术一种软开关SiC车载逆变器，采样单元采用内环的低通滤波器的滤波电感电流i
Lf
、外环的低通滤波器输出电压u
o
实现双闭环控制，并由控制器输出SPWM波形控制有源箝位全桥逆变器的开关管；采样单元对低通滤波器的输出电流i
o
和DC/DC变换器的直流母线电压V
bus
进行采样，经控制器输出辅助开关管驱动信号v
gsa
和桥臂短路信号v
sc
，配合SPWM信号控制有源箝位全桥逆变器的开关管。
[0013]本技术一种软开关SiC车载逆变器，全桥逆变器在辅助开关管S
a
导通时，桥臂输入电压v
r
＝V
bus
，谐振电感L
r
两端电压箝位于
‑
V
cc
，谐振电感反向充电；在辅助开关管S
a
关断时，依据桥臂开关管的开关状态不同形成不同的谐振电路，谐振电感吸收能量，桥臂开关管的谐振电容电压由V
bus
降低至0时，体二极管续流，为桥臂开关管提供零电压导通条件。
[0014]本技术一种软开关SiC车载逆变器，通过桥臂短路脉冲v
sc
将所有桥臂开关管短路，谐振电感L
r
两端电压箝位于V
bus
‑
V
cc
，谐振电感正向充电并在谐振阶段释放能量，使得辅助开关管S
a
的输出电容电压由V
bus
降低至0，并由体二极管D
a
续流，为辅助开关管提供零电压导通条件。
[0015]由于采用以上技术方案，本技术相比现有技术具有以下有益效果：
[0016]1)使用SiC MOSFET，大幅提高逆变电路的开关频率，从而减小体积。
[0017]2)在DC/DC变换器部分和全桥逆变器部分应用软开关技术，降低了高开关频率带来的开关损耗，保持了高效率。
[0018]3)传统的有源箝位谐振直流环节电路的开关管电压应力为直流母线电压V
bus
与箝位电容电压V
cc
之和。本技术中的SiC MOSFET两端电压应力为直流母线电压V
bus
，减小了开关管的导通损耗。
[0019]4)对比传统的有源箝位谐振直流环节电路，谐振电感电流i
Lr
得以减小，降低了辅助谐振回路的额外损耗。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软开关SiC车载逆变器，其特征在于：所述逆变器包括：DC/DC变换器、有源箝位全桥逆变器、低通滤波器、采样单元和控制器，DC/DC变换器与输入电压相连，输入电压经DC/DC变换器升压后与有源箝位全桥逆变器输入端相连；有源箝位全桥逆变器输出端与低通滤波器相连；低通滤波器输出逆变电压；所述采样单元与DC/DC变换器输出、低通滤波器及其输出相连，控制器的输入端与采样单元连接，控制器的输出端与有源箝位全桥逆变器相连。2.根据权利要求1所述的一种软开关SiC车载逆变器，其特征在于：所述有源箝位全桥逆变器的开关器件采用SiC MOSFET。3.根据权利要求1所述的一种软开关SiC车载逆变器，其特征在于：所述有源箝位全桥逆变器的直流部分串联了一个辅助谐振电路，包括一个谐振电感L
r<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡刚，唐铭泽，高蕾，李泉慧，
申请(专利权)人：威海天凡电源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：