一種順串二極管電流源型變換器的吸收電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種順串二極管電流源型變換器的吸收電路，屬于電能變換【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括吸收電路二極管D11、吸收電容C12、放電電阻R13、二極管D34、吸收電容C35。其特點(diǎn)是：T1上產(chǎn)生上正下負(fù)的尖峰電壓時(shí)，通過(guò)電容C1和二極管D1對(duì)電容進(jìn)行充電，從而吸收開(kāi)關(guān)管T1上的尖峰電壓，再通過(guò)電容C1和電阻R1放電，降低電容C1上的電壓，為下一次吸收做好準(zhǔn)備。采用本發(fā)明的電流型變換器，與采用普通RC吸收電路相比，吸收速度更快，而且能有效抑制吸收時(shí)的振蕩；與普通RCD吸收電路相比，使用的器件更少，降低了成本，適合應(yīng)用于順串二極管的電流源型變換器的場(chǎng)合。
【專利說(shuō)明】一種順串二極管電流源型變換器的吸收電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率管的吸收電路，尤其是涉及一種順串二極管電流源型變換器的吸收電路。屬電能變換領(lǐng)域技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]順串二極管的電流源型變換器有著輸出電流直接可控，限流能力強(qiáng)，和內(nèi)在的短路保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在電能變換【技術(shù)領(lǐng)域】的作用和地位越來(lái)越高。這種變換器功率電路中一般采用IGBT等功率開(kāi)關(guān)管。由于線路中存在寄生電感，在變換器強(qiáng)迫換流時(shí)開(kāi)關(guān)管上會(huì)產(chǎn)生比較大的尖峰電壓，影響開(kāi)關(guān)管的使用壽命甚至損壞開(kāi)關(guān)管，為提高開(kāi)關(guān)管工作的可靠性和系統(tǒng)的效率，通常需要采用吸收電路。
[0003]目前常用的吸收電路有三種:C型吸收電路，RC型吸收電路和RCD型吸收電路，如圖1所示。C型吸收電路的缺點(diǎn)是容易與電感產(chǎn)生振蕩。RC型吸收電路的缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生過(guò)沖電壓，而且由于電阻的存在，會(huì)影響吸收速度，且損耗也較大。RCD吸收電路的缺點(diǎn)是所用的器件較多，消耗的能量也較多。
[0004]因此，需要尋求一種能吸收開(kāi)關(guān)管上的尖峰電壓，并且較好的防止電路的振蕩，又能在一定程度上簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)減小元器件數(shù)量，減少電路的損耗，具有高可靠性的新型吸收電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1、發(fā)明目的
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足而提供一種新型的電流源型變換器吸收電路，解決傳統(tǒng)吸收電路易廣生振蕩、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、損耗較大等不足。
[0007]2、技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的順串二極管電流源型吸收電路包括電容和二極管充電吸收回路和電容電阻放電回路。充電時(shí)電容只吸收對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)管上的尖峰電壓，放電時(shí)結(jié)合另外的橋臂上的電容一起放電。
[0009]3、有益效果
[0010]本發(fā)明的順串二極管電流源型變換器吸收電路與傳統(tǒng)的三種典型吸收電路比較，有以下優(yōu)點(diǎn):(1)與C型吸收電路相比，幾乎不會(huì)產(chǎn)生振蕩，吸收更加可靠；(2)與RC電路相t匕，充電時(shí)間更快，所用的電阻更少，損耗變??；(3)與RCD電路相比，電路結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、元器件數(shù)更少，復(fù)雜度降低，可靠性增加。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)吸收電路拓?fù)洹?br> [0012]圖2是本發(fā)明的單相電流型PWM整流器加上本發(fā)明的吸收電路的拓?fù)洹?br> [0013]圖3是本發(fā)明的尖峰電壓產(chǎn)生說(shuō)明示意圖。[0014]圖4是本發(fā)明中開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的等效電路圖。
[0015]圖5是本發(fā)明中正偏狀態(tài)時(shí)電容電壓的波形示意圖。
[0016]圖1中:(a)為C型吸收電路，(b)為RC型吸收電路，(C)為RCD型吸收電路；圖2中:電源電壓es為交流電源，網(wǎng)側(cè)有LC濾波器，R1,C1,D1,C3^D3共同組成上橋臂的吸收電路，同理下橋臂也有相同結(jié)構(gòu)的吸收電路；圖3中:Ln為線路的寄生電感；圖4中:(a)為T1導(dǎo)通時(shí)的等效電路，(b)為T3導(dǎo)通時(shí)的等效電路，這里考慮到IGBT自帶的反并聯(lián)二極管；圖5中:由上到下分別為:開(kāi)關(guān)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；開(kāi)關(guān)管T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；電容C1上的電壓波形；電容C3上的電壓波形(設(shè)此時(shí)電源電壓es = +Uab)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0018]本實(shí)例以輸入單相交流電的電流型PWM整流器為例進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明不僅僅限于單相電路，也不僅僅限 于電流型PWM整流器，也不僅僅限于IGBT的吸收電路，以該電路為例只是為了說(shuō)明工作原理。單相電流型PWM整流器的主電路拓?fù)淙鐖D2所示，其特征在于:其電路由單相交流電源、網(wǎng)側(cè)LC濾波器、單相橋式整流結(jié)構(gòu)、吸收電路、直流側(cè)濾波電感和直流側(cè)負(fù)載組成。由電流型PWM整流器的開(kāi)關(guān)特性可知，其開(kāi)關(guān)順序是在上下橋臂中分別轉(zhuǎn)換的，即上橋臂中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)從T1轉(zhuǎn)換到T3再轉(zhuǎn)換到T1，下橋臂同理?？紤]到開(kāi)關(guān)頻率遠(yuǎn)大于輸入電源頻率，可以認(rèn)為在開(kāi)關(guān)管開(kāi)通或者關(guān)斷的瞬間，輸入電源電壓保持不變。用圖3說(shuō)明尖峰電壓產(chǎn)生的原因。設(shè)此時(shí)es > 0(即電路為正偏狀態(tài))，為了防止上橋臂中所有開(kāi)關(guān)管都處于關(guān)斷狀態(tài)，通常T 1、T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有疊流時(shí)間，在疊流時(shí)間內(nèi)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管都有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，設(shè)此時(shí)T1即將關(guān)斷，T3即將開(kāi)通。由于es > O, T3即使有驅(qū)動(dòng)信號(hào)也不會(huì)導(dǎo)通，當(dāng)T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失時(shí)，電流被迫從T1換到T3，T1上電流下降的速度非?？?，此時(shí)由于線路中的寄生電感，開(kāi)關(guān)管T1上將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下正上負(fù)的尖峰電壓，電路中需要有該尖峰電壓的吸收電路來(lái)保護(hù)IGBT。
[0019]本發(fā)明的工作原理為:
[0020]圖4(a)為T1導(dǎo)通時(shí)的等效電路圖，(b)為T3導(dǎo)通時(shí)的等效電路，在疊流時(shí)間段內(nèi)，由于電路處在正偏狀態(tài)，雖然T3有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但是仍然處于關(guān)斷狀態(tài)，因此電路狀態(tài)和圖4(a) —致，這兩個(gè)電路都考慮了 IGBT自帶的反并聯(lián)二極管進(jìn)行分析。
[0021]換流時(shí)電容上的電壓波形圖如圖5所示(設(shè)電容電壓下正上負(fù))，在穩(wěn)定的時(shí)候，t!時(shí)刻之前，由于IGBT上的反并聯(lián)二極管的存在，電容C1上的電壓應(yīng)該為電源電壓，設(shè)為Uab,在t2時(shí)刻之后，T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失，電流被迫從T3流過(guò)，T1上電流減小的速度非?？?，由于線路上的寄生電感，T1上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)尖峰電壓，大小設(shè)為U，此時(shí)由于C1和D1的存在，該尖峰電壓會(huì)對(duì)電容C1進(jìn)行充電，從而把該能量從寄生電感Ln轉(zhuǎn)移到電容C1上。由于二極管D1的存在，吸收過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生很劇烈的振蕩，電容吸收的能量為:
[0022]B=cCrE2-^CfuAB
2 2
[0023]吸收完成后，再通過(guò)電阻R1對(duì)電容C1進(jìn)行放電，放電時(shí)的等效電路為圖4(b)，最終C1上的電壓為此時(shí)電源電壓Uab，放電完成后即可進(jìn)行下一次吸收。由圖4(b)中的回路C1、R1、C3 可知:[0024]Uc1-Uc3 = Uab
[0025]由此可得電容C3上的電壓。由電路的對(duì)稱性可知，當(dāng)es < 0，且開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)由T3轉(zhuǎn)換到T1時(shí)，電容C3和C1上的電壓正好互換。下橋臂的情況同理，這里不再贅述。
[0026]以上實(shí)施例只是本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施電路原理圖，并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。任何基于本發(fā)明所作的等效變換電路，均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種順串二極管電流源型變換器的吸收電路，其特征在于包括電容和二極管的充電結(jié)構(gòu)和橫跨在兩個(gè)橋臂之間的電阻，該電阻與電容組成放電結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順串二極管電流源型變換器的吸收電路，其特征是:吸收電路中將吸收回路與放電回路分開(kāi)，并且結(jié)合兩個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行充放電。
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK103944364SQ201410135480
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】余忠磊, 秦海鴻, 文教普, 張夢(mèng)帆, 周燁, 孫晨竹, 陳乃銘 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)