一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及AC/DC變換領(lǐng)域，尤其涉及一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]非隔離型半橋逆變器具有結(jié)構(gòu)簡單、功率器件少、效率高、體積小、重量輕和成本低等優(yōu)勢，在工業(yè)應(yīng)用中被廣泛采用。傳統(tǒng)半橋逆變電路為了避免橋臂開關(guān)管的直通，驅(qū)動信號之間需設(shè)置死區(qū)，死區(qū)的加入將會導致基波電壓損失、低次諧波增加、輸出電流畸變，影響了輸出電壓波形質(zhì)量，同時會導致輸出能量的回流，不必要的能量的循環(huán)會增加變換器的損耗，也會影響輸入電容的均壓控制。目前解決死區(qū)時間能量回流的電路主要采用二極管箝位型三電平逆變電路，二極管箝位型三電平逆變電路結(jié)構(gòu)復雜，功率器件多，控制也較為復雜，同時器件多導致的損耗更成本的增加。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型公開一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器，在有效消除死區(qū)時間時能量回流的問題的同時，損耗更低，器件更少，控制簡單。
[0004]為了達到以上所述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器，包括:輸入直流電壓源、一個電感、兩個帶反并聯(lián)二極管的常規(guī)IGBT、兩個不帶反并聯(lián)二極管的特殊IGBT、三個電容;第一電容的正極、第一常規(guī)IGBT的集電極與輸入直流電壓源的正極相連；第二電容的負極、第二常規(guī)IGBT的發(fā)射極與輸入直流電壓源的負極相連;第一電容的負極、第二電容的正極、第一特殊IGBT的集電極、第二特殊IGBT的發(fā)射極、第三電容的負極與負載的一端相連;第一常規(guī)IGBT的發(fā)射極、第二常規(guī)IGBT的集電極、第一特殊IGBT的發(fā)射極、第二特殊IGBT的集電極與電感的一端相連;電感的另一端與第三電容的陽極、負載另一端相連。
[0006]所述的第一常規(guī)IGBT和第二常規(guī)IGBT都含反并聯(lián)二極管，所述的第一特殊IGBT和第二特殊IGBT都不含反并聯(lián)二極管，所述的四個IGBT均可以承受反向電壓，作為優(yōu)選本實用新型第一特殊IGBT和第二特殊IGBT選用富士公司第5代Trench-Fs系列IGBT管選用富士公司第5代Trench-Fs系列IGBT管。
[0007]所述的第一特殊IGBT和第二特殊IGBT亦可用雙極型SiC單向?qū)煽氐拈_關(guān)管。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果有:
[0009]1、與傳統(tǒng)半橋逆變電路相比，本實用新型具有消除死區(qū)時間能量回流問題，減小不必要的能量循環(huán)損耗，效率更高；
[0010]2、與二極管箝位型三電平逆變電路相比，本實用新型的變換器器件更少，電路簡單，同時逆變回路中功率器件更少，所以成本和效率都更高；
[0011]3、與τ-type中點鉗位三電平逆變器相比，在電路出現(xiàn)死區(qū)時間時，電感電流的續(xù)流回路功率器件更少，損耗也更低。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器電路圖；
[0013]圖2a、2b分別是圖1所示電路在輸出交流電壓正半周時第一常規(guī)IGBT導通、其他IGBT關(guān)斷時的工作示意圖和第一特殊IGBT導通、其他IGBT關(guān)斷時的工作示意圖；
[0014]圖3a、3b分別是圖1所示電路在輸出交流電壓負半周時第二常規(guī)IGBT導通、其他IGBT關(guān)斷時的工作示意圖和第二特殊IGBT導通、其他IGBT關(guān)斷時的工作示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述說明，但本實用新型的實施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特別詳細說明之過程或參數(shù)，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的。
[0016]如圖1所示，一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器，包括:輸入直流電壓源U1、一個電感L、兩個帶反并聯(lián)二極管的常規(guī)IGBT(S1-S2)、兩個不帶反并聯(lián)二極管的特殊IGBT(T1-T2)、三個電容(C1-C3);第一電容Cl的正極、第一常規(guī)IGBTSl的集電極與輸入直流電壓源Ui的正極相連;第二電容C2的負極、第二常規(guī)IGBTS2的發(fā)射極與輸入直流電壓源Ui的負極相連；第一電容Cl的負極、第二電容C2的正極、第一特殊IGBTTl的集電極、第二特殊IGBTT2的發(fā)射極、第三電容C3的負極與負載R的一端相連;第一常規(guī)IGBTSl的發(fā)射極、第二常規(guī)IGBTS2的集電極、第一特殊IGBTTl的發(fā)射極、第二特殊IGBTT2的集電極與電感L的一端相連;電感L的另一端與第三電容C3的陽極、負載R另一端相連。
[0017]所述的第一常規(guī)IGBTSl和第二常規(guī)IGBTS2都含反并聯(lián)二極管，所述的第一特殊IGBTTl和第二特殊IGBTT2都不含反并聯(lián)二極管，所述的四個IGBT均可以承受反向電壓，作為優(yōu)選本實用新型第一特殊IGBTTl和第二特殊IGBTT2選用富士公司第5代Trench-Fs系列IGBT管選用富士公司第5代Trench-Fs系列IGBT管。
[0018]所述的第一特殊IGBTTl和第二特殊IGBTT2亦可用雙極型SiC單向?qū)煽氐拈_關(guān)管。
[0019]如圖2a~2b所示，當圖1所示電路工作在輸出交流電壓正半周時，輸入直流電壓源Ui給第一電容C1和第二電容C2充電；第一常規(guī)IGBTSl導通，第二常規(guī)IGBTS2、第一特殊IGBTTl、第二特殊IGBTT2關(guān)斷時，第一電容C1、第一常規(guī)IGBTSl、電感L、負載R形成一個導通環(huán)路，其中第一電容(^供電；第一特殊IGBTTl導通，第一常規(guī)IGBTSl導通、第二常規(guī)IGBTS2、第二特殊IGBTT2關(guān)斷時，電感L、負載R、第一特殊IGBTTl導通形成一個導通環(huán)路為電流續(xù)流。從這兩種工作示意圖可以看出，當?shù)谝怀Ｒ?guī)IGBTS1、第二常規(guī)IGBTS2都關(guān)斷時，即死區(qū)時間，電流不能反饋到輸入直流電源，避免了能量的回流。
[0020]如圖3a~3b所示，當圖1所示電路工作在輸出交流電壓正半周時，輸入直流電壓源Ui給第一電容C1和第二電容C2充電；第二常規(guī)IGBTS2導通，第一常規(guī)IGBTSl、第一特殊IGBTT1、第二特殊IGBTT2關(guān)斷時，第二電容C2、第二常規(guī)IGBTS2、電感L、負載R形成一個導通環(huán)路，其中第二電容C2供電；第二特殊IGBTT2導通，第二常規(guī)IGBTS2、第一常規(guī)IGBTS1、第一特殊IGBTTl關(guān)斷時，電感L、負載R、第二特殊IGBTT2導通形成一個導通環(huán)路為電流續(xù)流。從這兩種工作示意圖可以看出，當?shù)谝怀Ｒ?guī)IGBTSl、第二常規(guī)IGBTS2都關(guān)斷時，即死區(qū)時間，電流不能反饋到輸入直流電源，避免了能量的回流。
[0021]作為實例，用于上述一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器的控制方法是:對第一常規(guī)IGBTSl和第二常規(guī)IGBTS2的控制可采用傳統(tǒng)逆變控制策略，第一特殊IGBTTl和第二特殊IGBTT2的控制過程如下:當變換器電流i方向為正向時，即變換器工作在正半周期時，此時當?shù)谝怀Ｒ?guī)IGBTSl關(guān)斷時，控制第一特殊IGBTTl導通，第二特殊IGBTT2關(guān)斷，電感L、負載R、第一特殊IGBTTl形成一個導通環(huán)路為電流續(xù)流；同理當變換器電流i方向為反向時，即變換器工作在負半周期時，此時當?shù)诙Ｒ?guī)IGBTS2關(guān)斷時，控制第一特殊IGBTTl關(guān)斷，第二特殊IGBTT2導通，電感L、負載R、第二特殊IGBTT2形成一個導通環(huán)路為電流續(xù)流。
[0022]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下對本具體實施例做出各種修改或補充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本實用新型的保護范圍。因此本實用新型技術(shù)范圍不局限于上述實施例。
【主權(quán)項】
1.一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器，其特征在于，由輸入直流電壓源(Ui)、一個電感(L)、兩個常規(guī)IGBT(S1-S2)、兩個特殊IGBT(T1-T2)、三個電容(C1-C3);第一電容(Cl)的正極、第一常規(guī)IGBT(Sl)的集電極與輸入直流電壓源(Ui)的正極相連；第二電容(C2)的負極、第二常規(guī)IGBT(S2)的發(fā)射極與輸入直流電壓源(Ui)的負極相連；第一電容(Cl)的負極、第二電容(C2)的正極、第一特殊IGBT(Tl)的集電極、第二特殊IGBT(T2)的發(fā)射極、第三電容(C3)的負極與負載(R)的一端相連；第一常規(guī)IGBT(SI)的發(fā)射極、第二常規(guī)IGBT(S2)的集電極、第一特殊IGBT(Tl)的發(fā)射極、第二特殊IGBT(T2)的集電極與電感(L)的一端相連；電感(L)的另一端與第三電容(C3)的陽極、負載(R)另一端相連;所述的第一常規(guī)IGBT(Sl)和第二常規(guī)IGBT(S2)都含反并聯(lián)二極管，所述的第一特殊IGBT(Tl)和第二特殊IGBT(T2)都不含反并聯(lián)二極管，所述的四個IGBT均能承受反向電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器，其特征在于，第一特殊IGBT(Tl)和第二特殊IGBT(T2)選用富士公司第5代Trench-Fs系列IGBT管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器，其特征在于，第一特殊IGBT(Tl)和第二特殊IGBT(T2)采用雙極型SiC單向?qū)煽氐拈_關(guān)管。
【專利摘要】本實用新型公開了一種消除死區(qū)時間能量回流的半橋逆變器，包括：輸入直流電壓、電感、兩個帶反并聯(lián)二極管的常規(guī)IGBT、兩個不帶反并聯(lián)二極管的特殊IGBT、三個電容；第一電容的正極、第一常規(guī)IGBT的集電極與直流電壓正極相連；第二電容的負極、第二常規(guī)IGBT的發(fā)射極與直流電壓負極相連；第一電容的負極、第二電容的正極、第一特殊IGBT的集電極、第二特殊IGBT的發(fā)射極、第三電容的負極與負載的一端相連；第一常規(guī)IGBT的發(fā)射極、第二常規(guī)IGBT的集電極、第一特殊IGBT的發(fā)射極、第二特殊IGBT的集電極與電感的一端相連；電感另一端與第三電容的陽極、負載另一端相連。本實用新型在死區(qū)時間能消除電流反饋到輸入電源。
【IPC分類】H02M7/5387
【公開號】CN205377702
【申請?zhí)枴緾N201520868949
【發(fā)明人】杜貴平, 柳志飛, 朱天生, 杜發(fā)達
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年11月1日