專利名稱：一種半橋三電平直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直流變換器，特別是一種半橋三電平直流變換器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的半橋三電平直流變換器如圖I所示，C5、C6為兩個分壓電容，其容量相等，D5、D6為兩個續(xù)流管，D1-D4分別為開關(guān)二極管，C1、C2、C3、C4為外接電容，L是諧振電感，Css是飛跨電容，該拓撲結(jié)構(gòu)采用移向控制，QU Q4互補導通，Q2、Q3互補導通，并且Ql、Q4的驅(qū)動信號分別超前Q2、Q3 一個相位，Ql、Q4稱為超前管，Q2、Q3稱為滯后管,驅(qū)動信號時序見圖2。半橋三電平拓撲結(jié)構(gòu)的通過控制開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4在變壓器原邊得到一個電 VV
壓值為i的交流方波電壓，經(jīng)過變壓器及整流電路后，得到電壓值為2 (K為變壓器的變
2TK
比)的直流脈動電壓，經(jīng)濾波后變?yōu)橹绷麟妷?5V。在Ql和Q2同時導通時，變壓器原邊得
VV
到的電壓，在Q3和Q4同時導通時，變壓器原邊得到一■^的電壓。
2 2其中飛跨電容和續(xù)流二極管的存在是為了實際電路中Ql和Q2、Q3和Q4由于管子的差異導致不能同時開通和關(guān)斷，可能造成的開關(guān)管的電壓降不均勻設(shè)置的。在此拓撲結(jié)
Vin
構(gòu)下穩(wěn)態(tài)工作時，飛跨電容上的電壓值穩(wěn)定為i在Ql和Q2同時導通時，變壓器原邊得到
2，
Vin
原邊電流I β流經(jīng)Ql和Q2，關(guān)斷Ql，原邊電流I s給Cl充電，同時通過Css給C4放電， 2 , '
可以使Ql零電壓關(guān)斷。當C4上的電壓降為零，Cl電壓上升至■^時，可以零電壓開關(guān)Q4，
此時變壓器原邊電壓為零。濾波電感Lf 一般很大，近似認為原邊電流Iig不變，零狀態(tài)時認為進行恒流充電，當Q2關(guān)斷時，I s給C2充電，同時通過Css給C3放電，Q2可以實現(xiàn)零電壓關(guān)斷。當C3上的
Vin
電壓降為零，D3導通，零電壓開通Q3，變壓器原邊得到一■^的電壓。同樣當Q3關(guān)斷時，變壓
2
Kn
器原邊電壓在O和的狀態(tài)下進行切換，實現(xiàn)Q3零電壓關(guān)斷，Q2實現(xiàn)零電壓開通。
2但是圖I電路加箝位二極管的拓撲結(jié)構(gòu)存在著三個缺點(I)當變壓器原邊電壓為零，電感被箝位二極管短接，存在較大的損耗，(2)箝位二極管在一個周期中導通兩次；
(3)變壓器出現(xiàn)直流磁化的現(xiàn)象。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種損耗小，變壓器不會出現(xiàn)直流磁化的現(xiàn)象和箝位二極管在一個周期中兩次導通的一種半橋三電平直流變換器。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種半橋三電平直流變換器，它至少包括開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4,開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4每一個管子的漏極D和源極S分別并聯(lián)有開關(guān)二極管D1-D4和電容Cl、C2、C3、C4，Ql、Q2、Q3、Q4依次源極S和漏極D串聯(lián)，Ql的漏極D接整流電壓正端，Q4的源極S接整流電壓負端，整流電壓正負端之間串接兩個分壓電容C5、C6，在Ql和Q2的連接點以及Q3和Q4的連接點之間串接兩個續(xù)流管D5、D6，其特征是C5、C6連接點通過電容C7與變壓器初級線圈的一端連接，變壓器初級線圈的另一端通過電感L連接串接連接的續(xù)流管D5、D6的連接點，變壓器次級有中心抽頭端。所述的兩個串聯(lián)連接的續(xù)流管D5、D6兩端并聯(lián)有另外兩次串聯(lián)連接的續(xù)流管D7、D8。本實用新型的優(yōu)點是本實用新型實現(xiàn)輸入直流電壓在0V-1000V電壓范圍內(nèi)變化，驗證此結(jié)構(gòu)的可行性，同時改進后的拓撲結(jié)構(gòu)的加箝位二極管的半橋三電平直流變換器拓撲結(jié)構(gòu)的應用使得在開關(guān)管工作的一個周期只導通一次，從而減少電流應力，另外在原邊電壓為零時電感的導通損耗下，占空比丟失少，達到修正簡化箝位二極管半橋三電平直流變換器拓撲結(jié)構(gòu)存在的缺點。此改進后的拓撲結(jié)構(gòu)的加箝位二極管的拓撲結(jié)構(gòu)在零狀態(tài)時通過電感的電流較小，從而使導通損耗減小，提升電源的效率；改進后的拓撲結(jié)構(gòu)的加箝位二極管的拓撲結(jié)構(gòu)中通過串聯(lián)隔直電容，可以防止變壓器直流磁化。下面結(jié)合實施例附圖對本實用新型作進一步說明
圖I是現(xiàn)有的半橋三電平直流變換器電路圖；圖2是圖I電路的驅(qū)動信號時序圖；圖3改進后的拓撲結(jié)構(gòu)的半橋三電平直流變換器電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
如圖3所示，圖3改進后的拓撲結(jié)構(gòu)的半橋三電平直流變換器電路結(jié)構(gòu)圖，它至少包括開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4,開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4每一個管子的漏極D和源極S分別并聯(lián)有開關(guān)二極管D1-D4和電容Cl、C2、C3、C4，Ql、Q2、Q3、Q4依次源極S和漏極D串聯(lián)，Ql的漏極D接整流電壓正端，Q4的源極S接整流電壓負端，整流電壓正負端之間串接兩個分壓電容C5、C6，在Ql和Q2的連接點以及Q3和Q4的連接點之間串接兩個續(xù)流管D5、D6，其特征是C5、C6連接點通過電容C7與變壓器初級線圈的一端連接，變壓器初級線圈的另一端通過電感L連接串接連接的續(xù)流管D5、D6的連接點，變壓器次級有中心抽頭端。兩個串聯(lián)連接的續(xù)流管D5、D6兩端并聯(lián)有另外兩次串聯(lián)連接的續(xù)流管D7、D8。圖3的PWM脈沖由控制板的模塊UC3875提供，通過驅(qū)動模塊驅(qū)動IGBT，所用脈沖采用負電壓脈沖保證了受控的IGBT的可靠關(guān)斷，同時可以設(shè)置不同頻率范圍的脈寬。改進前的拓撲結(jié)構(gòu)和改進后的拓撲結(jié)構(gòu)的比較分析，改進前后都可以消除輸出整流管反向恢復帶來的電壓振蕩和電壓尖峰，區(qū)別在于超前管的關(guān)斷，改進前的拓撲結(jié)構(gòu)當超前管關(guān)斷時，箝位二極管導通，將諧振電感短路，諧振電感不參與超前管關(guān)斷后的工作，電流保持不變，直到滯后管關(guān)斷。在改進后的拓撲結(jié)構(gòu)中，當超前管關(guān)斷時，箝位二極管不導通，諧振電感參與超前管關(guān)斷后的工作，電流與原邊電流相等，并有所減少。對于改進前的拓撲結(jié)構(gòu)要實現(xiàn)超前管的零電壓關(guān)斷，必須是開通的開關(guān)管和截止的整流管電容上的電荷被釋放，同時給關(guān)斷的開關(guān)管的結(jié)電容充電，即是滿足下面的公式
權(quán)利要求1.一種半橋三電平直流變換器，它至少包括開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4每一個管子的漏極D和源極S分別并聯(lián)有開關(guān)二極管D1-D4和電容Cl、C2、C3、C4，QUQ2、Q3、Q4依次源極S和漏極D串聯(lián)，Ql的漏極D接整流電壓正端，Q4的源極S接整流電壓負端，整流電壓正負端之間串接兩個分壓電容C5、C6，在Ql和Q2的連接點以及Q3和Q4的連接點之間串接兩個續(xù)流管D5、D6，其特征是C5、C6連接點通過電容C7與變壓器初級線圈的一端連接，變壓器初級線圈的另一端通過電感L連接串接連接的續(xù)流管D5、D6的連接點，變壓器次級有中心抽頭端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種半橋三電平直流變換器，其特征是所述的兩個串聯(lián)連接的續(xù)流管D5、D6兩端并聯(lián)有另外兩次串聯(lián)連接的續(xù)流管D7、D8。
專利摘要本實用新型涉及一種直流變換器，特別是一種半橋三電平直流變換器。它至少包括開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4，開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4每一個管子的漏極D和源極S分別并聯(lián)有開關(guān)二極管D1-D4和電容C1、C2、C3、C4，Q1、Q2、Q3、Q4依次源極S和漏極D串聯(lián)，Q1的漏極D接整流電壓正端，Q4的源極S接整流電壓負端，整流電壓正負端之間串接兩個分壓電容C5、C6，在Q1和Q2的連接點以及Q3和Q4的連接點之間串接兩個續(xù)流管D5、D6，其特征是C5、C6連接點通過電容C7與變壓器初級線圈的一端連接，變壓器初級線圈的另一端通過電感L連接串接連接的續(xù)流管D5、D6的連接點，變壓器次級有中心抽頭端。
文檔編號H02M3/315GK202663303SQ20122004957
公開日2013年1月9日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者樊忠, 周光林 申請人:西安勝唐電源有限公司