專利名稱：一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及逆變電路技術(shù)，具體涉及一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有半橋逆變電路中，通常采用串聯(lián)電容對輸入供電電壓分壓并與開關(guān)管構(gòu)成的串聯(lián)支路并聯(lián)構(gòu)成半橋逆變電路。因此，其逆變輸出幅度僅為輸入供電電壓值的二分之一，同時(shí)逆變輸出端不可能與輸入供電端在不使用隔離變壓器的條件下共地。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，由第一開關(guān) 管和第二開關(guān)管構(gòu)成的串聯(lián)支路分別與第一濾波電容和第二濾波電容的串聯(lián)支路及吸收電容相并聯(lián)構(gòu)成橋式電路，升壓電感的兩端分別連接于第一開關(guān)管、第二開關(guān)管的串接點(diǎn)與第一濾波電容和第二濾波電容的串接點(diǎn)，負(fù)載與升壓電感并聯(lián)，所述的第一濾波電容和第二濾波電容的串聯(lián)點(diǎn)為接地點(diǎn)。上述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，所述的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管是兩只相同型號(hào)的開關(guān)器件。上述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，所述的開關(guān)管是IGBT、MOS場效應(yīng)管、VMOS場效應(yīng)管、TMOS場效應(yīng)管、晶體三極管、可關(guān)斷可控硅及電子管中的任一種開關(guān)器件。在正電源濾波電容第一濾波電容兩端輸入正電源供電條件下，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管導(dǎo)通第二開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，升壓電感儲(chǔ)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)正半周逆變；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管關(guān)斷第二開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，升壓電感對第二濾波電容充電獲得自舉負(fù)電源同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)半周逆變。而在負(fù)電源濾波電容第二濾波電容兩端輸入負(fù)電源供電條件下，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管關(guān)斷第二開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，升壓電感儲(chǔ)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)半周逆變；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管導(dǎo)通第二開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，升壓電感對第一濾波電容充電獲得自舉正電源同時(shí)實(shí)現(xiàn)正半周逆變。選擇適當(dāng)?shù)纳龎弘姼?，確保開關(guān)管第一開關(guān)管或第二開關(guān)管斷開前為正向?qū)ú⒗蒙龎弘姼械碾娏鲬T性達(dá)成開關(guān)管的零電壓開通條件實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)半橋逆變，因而極大的降低了逆變電路的開關(guān)功耗和電磁輻射并切實(shí)提高了逆變電路的工作效率。同時(shí)提高了半橋逆變電路的輸出幅度，并使逆變輸出端與供電輸入端在不使用隔離變壓器的條件下實(shí)現(xiàn)共地。上述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，所述負(fù)載為純阻性負(fù)載或感性負(fù)載或容性負(fù)載。上述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，所述的負(fù)載為容性負(fù)載，正、負(fù)供電電源的第一濾波電容和第二濾波電容的電容量至少為負(fù)載的電容量的五倍。上述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，正、負(fù)供電電源的第一濾波電容和第二濾波電容是電解電容。上述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，所述的吸收電容是無感電容。[0010]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)效果如下由于實(shí)現(xiàn)了第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的零電壓開通和零電壓關(guān)斷，加之無感電容吸收電容吸收了第一開關(guān)管和第二開關(guān)管開關(guān)瞬間產(chǎn)生的電流沖擊，因此有效的降低了開關(guān)管的功率損耗和電磁輻射。從而極大的提高了驅(qū)動(dòng)電路的工作效率。

圖I自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路原理圖。圖2正電源供電條件下自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路工作波形圖。圖3負(fù)電源供電條件下自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路工作波形圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施試作詳細(xì)的說明。電路結(jié)構(gòu)圖如圖I所示。由Tl和T2構(gòu)成的串聯(lián)支路與正、負(fù)電源的第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串聯(lián)支路及吸收電容相并聯(lián)構(gòu)成橋式電路，升壓電感L跨接于T1、T2的串接點(diǎn)與正、負(fù)電源第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串接點(diǎn)之間，負(fù)載和升壓電感L亦跨接于Tl、Τ2的串接點(diǎn)與正、負(fù)電源第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串接點(diǎn)之間，所述負(fù)載為純阻性負(fù)載或感性負(fù)載或容性負(fù)載。正、負(fù)電源的第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串聯(lián)點(diǎn)為接地點(diǎn)。所述的第一開關(guān)管Tl和第二開關(guān)管Τ2分別并聯(lián)有反向二極管。由Tl和Τ2構(gòu)成的串聯(lián)支路與正、負(fù)電源的第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串聯(lián)支路及吸收電容相并聯(lián)構(gòu)成橋式電路，升壓電感L跨接于TI、Τ2的串接點(diǎn)與正、負(fù)電源第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串接點(diǎn)之間，負(fù)載升壓電感L亦跨接于Tl、Τ2的串接點(diǎn)與正、負(fù)電源第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串接點(diǎn)之間。正、負(fù)電源的第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的串聯(lián)點(diǎn)為接地點(diǎn)。在正電源濾波電容第一濾波電容Cl兩端輸入正電源供電條件下，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Tl導(dǎo)通第二開關(guān)管Τ2關(guān)斷時(shí)，升壓電感L儲(chǔ)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)正半周逆變；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Tl關(guān)斷Τ2導(dǎo)通時(shí)，升壓電感L對第二濾波電容C2充電獲得自舉負(fù)電源同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)半周逆變。而在負(fù)電源濾波電容第二濾波電容C2兩端輸入負(fù)電源供電條件下，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Tl關(guān)斷Τ2導(dǎo)通時(shí)，升壓電感L儲(chǔ)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)半周逆變；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Tl導(dǎo)通Τ2關(guān)斷時(shí)，升壓電感L對第一濾波電容Cl充電獲得自舉正電源同時(shí)實(shí)現(xiàn)正半周逆變。選擇適當(dāng)?shù)纳龎弘姼蠰，確保第一開關(guān)管Tl或Τ2斷開前為正向?qū)ú⒗蒙龎弘姼蠰的電流慣性達(dá)成開關(guān)管的零電壓開通條件實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)半橋逆變，因而極大的降低了逆變電路的開關(guān)功耗和電磁輻射并切實(shí)提高了逆變電路的工作效率。同時(shí)提高了半橋逆變電路的逆變輸出幅度，并使逆變輸出端與供電輸入端實(shí)現(xiàn)在不使用隔離變壓器的條件下共地。正電源供電條件下的工作波形圖如圖2所示，一個(gè)開關(guān)工作周期分四個(gè)階段進(jìn)行。Dvt1第一開關(guān)管Tl導(dǎo)通第二開關(guān)管Τ2關(guān)斷，正電源E通過第一開關(guān)管Tl施加在升壓L與負(fù)載上，升壓電感L儲(chǔ)能，升壓電感L電流iL增長其增加值為E (tl-tO) /L,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的正半周逆變輸出；2)t「t2 tl時(shí)刻第一開關(guān)管Tl關(guān)斷，升壓電感L的電流慣性使第一開關(guān)管Tl兩端電壓上升而第二開關(guān)管T2兩端電壓下降直至第二開關(guān)管T2的反向二極管在t2前實(shí)現(xiàn)續(xù)流導(dǎo)通，至t2時(shí)刻開關(guān)管T2零電壓開通；3)t2-t3第一開關(guān)管T1關(guān)斷第二開關(guān)管T2導(dǎo)通，升壓電感L通過第二開關(guān)管T2對負(fù)電源第二濾波電容C2充電獲得自舉負(fù)電源，升壓電感L電流k下降至其減少值為E (t3-t2) /L,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的負(fù)半周逆變輸出，選擇適當(dāng)?shù)纳龎弘姼蠰使E(t3-t2)/L-Iatc > ILoad(t3)以確保t3時(shí)刻第二開關(guān)管T2正向?qū)?Iatc負(fù)載電流在逆變負(fù)半周的平均電流值的二分之一);4)t3-t4t3時(shí)刻第二開關(guān)管T2關(guān)斷升壓電感L的電流慣性使第一開關(guān)管T1兩端電壓下降而第二開關(guān)管T2兩端電壓上升直至第一開關(guān)管T1的反向二極管在t4前實(shí)現(xiàn)續(xù)流導(dǎo)通，至t4時(shí)刻第一開關(guān)管T1零電壓開通。為確保正負(fù)逆變半周的對稱應(yīng)滿足(t「tQ) = (t3_t2)且(I^t1) = (t4_t3)。電路按上述時(shí)序循環(huán)往復(fù)工作下去。在第一開關(guān)管T1或第二開關(guān)管T2的導(dǎo)通瞬間，由于其反向二極管均處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了零電壓開通。在第一開關(guān)管T1或第二開關(guān)管T2的關(guān)斷瞬間，由于開關(guān)管寄生電容兩端電壓不能跳變，從而實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。負(fù)電源供電條件下的工作波形圖如圖3所示，一個(gè)開關(guān)工作周期分四個(gè)階段進(jìn)行。I) Vt1第一開關(guān)管T1關(guān)斷第二開關(guān)管T2導(dǎo)通，負(fù)電源-E通過第二開關(guān)管T2施加在升壓電感L與負(fù)載上，升壓電感L儲(chǔ)能，升壓電感L電流iL增長其增加值為E (trt0) /L,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的負(fù)半周逆變輸出；2)t「t2tl時(shí)刻第二開關(guān)管T2關(guān)斷，升壓電感L的電流慣性使第一開關(guān)管T1兩端電壓下降而第二開關(guān)管T2兩端電壓上升直至第一開關(guān)管T1的反向二極管在t2前實(shí)現(xiàn)續(xù)流導(dǎo)通，至t2時(shí)刻第一開關(guān)管T1零電壓開通；3)t2-t3第一開關(guān)管T1導(dǎo)通第二開關(guān)管T2關(guān)斷，升壓電感L通過第一開關(guān)管T1對正電源第一濾波電容C1充電獲得自舉正電源，升壓電感L電流k下降至其減少值為E (t3-t2) /L,同時(shí)實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的正半周逆變輸出，選擇適當(dāng)?shù)纳龎弘姼蠰使E(t3-t2)/L-IAve > ILoad(t3)以確保t3時(shí)刻第一開關(guān)管T1正向?qū)?IAve負(fù)載電流在逆變負(fù)半周的平均電流值的二分之一);4)t3_t4t3時(shí)刻第一開關(guān)管T1關(guān)斷升壓電感L的電流慣性使第一開關(guān)管T1兩端電壓上升而第二開關(guān)管T2兩端電壓下降直至第二開關(guān)管T2的反向二極管在t4前實(shí)現(xiàn)續(xù)流導(dǎo)通，至t4時(shí)刻第二開關(guān)管T2零電壓開通。[0037]本實(shí)用新型所述的負(fù)載優(yōu)選容性負(fù)載，正、負(fù)供電電源的第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2的電容量至少為負(fù)載的電容量的五倍。進(jìn)一步的，吸收電容C3優(yōu)選無感電容為確保正負(fù)逆變半周的對稱應(yīng)滿足(t「tQ) = (t3_t2)且(I^t1) = (t4_t3)。電路按上述時(shí)序循環(huán)往復(fù)工作下去。第一開關(guān)管T1或第二開關(guān)管T2的導(dǎo)通瞬間，由于其反向二極管均處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了零電壓開通。第一開關(guān)管T1或第二開關(guān)管T2的關(guān)斷瞬 間，由于開關(guān)管寄生電容兩端電壓不能跳變，從而實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，其特征是由第一開關(guān)管和第二開關(guān)管構(gòu)成的串聯(lián)支路分別與第一濾波電容和第二濾波電容的串聯(lián)支路及吸收電容相并聯(lián)構(gòu)成橋式電路，升壓電感的兩端分別連接于第一開關(guān)管、第二開關(guān)管的串接點(diǎn)與第一濾波電容和第二濾波電容的串接點(diǎn)，負(fù)載與升壓電感并聯(lián)，所述的第一濾波電容和第二濾波電容的串聯(lián)點(diǎn)為接地點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，其特征是所述的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管是兩只相同型號(hào)的開關(guān)器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，其特征是所述的開關(guān)管是IGBT、MOS場效應(yīng)管、VMOS場效應(yīng)管、TMOS場效應(yīng)管、晶體三極管、可關(guān)斷可控硅及電子管中的任一種開關(guān)器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，其特征是所述負(fù)載為純阻性負(fù)載或感性負(fù)載或容性負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，其特征是所述的負(fù)載為容性負(fù)載，正、負(fù)供電電源的第一濾波電容和第二濾波電容的電容量至少為負(fù)載的電容量的五倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，其特征是正、負(fù)供電電源的第一濾波電容和第二濾波電容是電解電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路，其特征是所述的吸收電容是無感電容。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自舉倍壓供電軟開關(guān)半橋逆變電路。在該電路中，由開關(guān)管T1、T2構(gòu)成的串聯(lián)支路與正、負(fù)電源的濾波電容C1、C2的串聯(lián)支路及吸收電容C3相并聯(lián)，升壓電感L跨接于T1、T2的串接點(diǎn)與正、負(fù)電源濾波電容C1、C2的串接點(diǎn)之間，負(fù)載Load與升壓電感L并聯(lián)。C1、C2的串接點(diǎn)為接地點(diǎn)。在C1兩端輸入正電源時(shí)，通過升壓電感L的反激變換在C2兩端獲得自舉負(fù)電源；或在C2兩端輸入負(fù)電源供電時(shí)，通過升壓電感L的反激變換在C1充電獲得自舉正電源，因此實(shí)現(xiàn)了自舉倍壓供電。適當(dāng)?shù)纳龎弘姼蠰可實(shí)現(xiàn)開關(guān)管T1或T2零電流開通和零電壓關(guān)斷。
文檔編號(hào)H02M1/44GK202663319SQ201220298099
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者袁彥峰, 胡羿云, 逯瑞曉, 王勇, 劉小江 申請人:延安雙豐集團(tuán)有限公司