一种三电平半桥软开关直流变换电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三电平半桥软开关直流变换电路。本实用新型专利技术三电平半桥软开关直流变换电路的开关变换器件通过隔直电容与电容分压电路的中点连接，使导致中点电压漂移的中点电流在隔直电容上累积形成直流电压量，依靠隔直电容累积的电压量，调节变压器端的正负向电压，使中点电压的漂移量得到抑制。本实用新型专利技术保留了原有传统三电平半桥软开关电路的基本特性，还能有效抑制输入电容中点电压漂移，而且相对较小感量的谐振电感即可保证滞后关断管软开关的顺利实现，占空比损失小，是一种低成本、高性能、高可靠性的三电平半桥软开关直流变换电路。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种三电平半桥软开关直流变换电路本技术涉及DC-AC变换电路，尤其涉及一种三电平半桥软开关直流变换电路。传统三电平半桥软开关直流变换电路具有拓扑结构简单、易于控制、原边开关管可实现ZVS、电路效率高、EMI小等优点，广泛应用于三相交流AC/DC电源直流变换部分。传统PWM型三电平软开关直流变换电路如附图说明图1所示。分压电容Cl、C2组成的电容分压电路、开关管Q1、Q2、Q 3、Q4串联组成的开关桥臂、开关管箝位二极管D1、D2组成的开关管箝位电路、变压器箝位二极管D3、D4组成的变压器原边箝位电路、由谐振电感La、隔直电容C3与变压器Tl的原边线圈串联组成的输出电路。开关桥臂包括Ql与Q2串联形成的上桥臂和Q3与Q4串联形成的下桥臂，开关管箝位电路的一端接上桥臂的中点，另一端接下桥臂的中点。输出电路的一端接开关桥臂的中点，另一端接开关管箝位电路的中点。变压器原边箝位电路的中点接变压器Tl的原边线圈与谐振电感的连接点。以图1所示的PWM型三电平电路为例，理想情况下一个开关周期中开关管Ql、Q2 与Q3、Q4交替导通，变压器Tl是双向激磁，其磁滞曲线对称工作在一三相限；但实际应用中，由于实际器件参数的离散性、布局的不对称性、控制精度等影响，变压器Tl往往会发生磁偏现象，甚至造成变压器饱和，分压电容Cl、C2中点电压严重漂移等可靠性问题。变换器重载工作时，隔直电容C3的存在能很好地平衡前后半周期导送的功率，从而抑制磁偏及中点电压漂移。但轻载及空载条件下，随原边电流减小，隔直电容作用减弱， 而且C3很难有效抑制D1、D2支路对C1、C2中点带来的不对称电流，变换器工作不平衡性会加剧。尽管此时占空较小，变压器Tl不容易出现饱和现象，但Cl、C2中点电压的漂移现象会变得非常突出。为了解决中点漂移带来的可靠性问题，目前常见的方法有提高Cl、C2的耐压裕量、检测C1、C2的电压差从而进行占空比补偿、调节C1、C2各自的负载大小(死负载或辅助电源供电端)等。这些措施往往伴随着成本增加、变换效率降低、设计复杂化。本技术要解决的技术问题是提供一种结构简单，低成本，不需额外控制负担， 能有效抑制中点电压漂移的三电平软开关直流变换电路。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是，一种三电平半桥软开关直流变换电路的技术方案，包括2个分压电容组成的电容分压电路、隔直电容、4个开关管串联组成的开关桥臂、2个开关管箝位二极管组成的开关管箝位电路、2个变压器箝位二极管组成的变压器原边箝位电路、由谐振电感与变压器原边线圈串联组成的输出电路；所述的开关桥臂包括上桥臂和下桥臂，所述开关管箝位电路的一端接上桥臂的中点，另一端接下桥臂的中点；所述输出电路的一端接开关桥臂的中点，另一端接开关管箝位电路的中点，3所述变压器原边箝位电路的中点接变压器的原边线圈，所述隔直电容的一端接电容分压电路的中点，另一端接开关管箝位电路的中点。以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，隔直电容的电容值小于分压电容的电容值。以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，变压器原边箝位电路的一端接电容分压电路的高压端，另一端接电容分压电路的低压端。以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，所述的谐振电感一端接变压器原边箝位电路的中点，另一端接开关桥臂的中点。以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，变压器原边箝位电路的一端接上桥臂的中点，另一端接下桥臂的中点。以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，包括箝位阻抗，变压器原边箝位电路的中点通过所述的箝位阻抗接变压器的原边线圈。以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，包括飞跨电容，所述的飞跨电容与开关管箝位电路并联。本技术保留了原有传统三电平半桥软开关电路的基本特性，还能有效抑制输入电容中点电压漂移，而且相对较小感量的谐振电感即可保证滞后关断管软开关的顺利实现，占空比损失小，是一种低成本、高性能、高可靠性的三电平半桥软开关直流变换电路。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1是现有技术PWM型三电平软开关直流变换电路的电路图。图2是本技术三电平半桥软开关直流变换电路实施例1的电路图。图3是本技术实施例1中模式一阶段的等效电路和电流回路示意图。图4是本技术实施例1中模式二阶段的等效电路和电流回路示意图。图5是本技术实施例1中模式三阶段的等效电路和电流回路示意图。图6是本技术实施例1中模式四阶段的等效电路和电流回路示意图。图7是本技术实施例1中模式五阶段的等效电路和电流回路示意图。图8是本技术实施例1中模式六阶段的等效电路和电流回路示意图。图9是本技术三电平半桥软开关直流变换电路实施例2的电路图。本技术实施例1三电平直流变换电路的结构见图2，隔直电容C3直接与输入分压电容Cl、C2中点连接，并且有Cl = C2 > C3。从结构上，任何导致Cl、C2电压不平衡的中点电流一定会流过C3。以Cl向副边导送的功率大于C2，电路进入不平衡工作状态为例，工作电流会净流入Cl、C2连接中点，Cl的电压会逐渐下降，C2的电压会逐渐上升，中点电压会产生一定漂移。考虑隔直电容C3容量较小，净流入C1、C2连接中点的电流会在隔直电容C3上快速累计一定的直流电压，从而使得电路在进入新的稳定工作状态时，Cl、C2的中点电压漂移得到有效抑制。以下根据图3-6对电路工作的几个典型模式做进一步分析模式一能量导送阶段如图3所示，开关管Q1、Q2导通，变压器Tl原边正向激磁。与传统PWM三电平电路相同，分压电容Cl通过变压器Tl向副边传送能量。模式二 超前管关断阶段如图4所示，当开关管Ql关断过程中，其结电容在负载电流及谐振电感La储能能量的共同作用下充电。开关管Q2维持导通，开关管Q3、Q4的结电容随着开关管Ql结电容的充电而放电，维持整个串联支路的电压等于分压电容C1、C2的电压和。当开关管Ql反压升高到Cl与隔直电容C3电压之和时，箝位二极管Dl箝位导通。模式三谐振电感续流阶段如图5所示，开关管Ql被箝位二极管Dl箝位关断后，谐振电感La通过箝位二极管D1、开关管Q2续流，谐振电感La的下降斜率为dlLa VD1+ VQ2+ VZ——:=-dtLa其中V DUV Q2、VZ分别为谐振电感La续流电流在箝位二极管D1、开关管Q2及续流回路阻抗上产生的压降。在此过程中，隔直电容并没有加入到La的续流支路，La的能量只有极少一部分消耗在箝位二极管D1、开关管Q2及线路阻抗上，其续流电流的下降斜率很低。这样滞后管Q2 关断前，绝大部分谐振电感La的能量都保留了下来。模式四滞后管关断阶段如图6所示，在开关管Q2关断过程中，其结电容在谐振电感La续流电流的作用下充电，开关管Q3、Q4的结电容随之继续放电。若谐振电感La储存的能量足够，可将开关管 Q3、Q4的结电容电压放到零，甚至通过开关管Q3、Q4自身的体二极管继续续流导通。模式五死区与占空比丢失阶段死区时间内，谐振电感La通过开关管Q3、Q4自身的体二极管续流，此时驱动导通开关管Q3、Q4即可实现开关管Q3、Q4的零电压开通。如图7所示，开关管Q3、Q4导通后，谐振电感La的电流继续衰减并反向增大直到变压器Tl原边绕组流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩龙飞，
申请(专利权)人：深圳麦格米特电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：