專利名稱：一種三電平Boost軟開關(guān)變換器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種結(jié)合移相控制技術(shù)，通過L，C形成諧振電路從而實現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)的三電平Boost開關(guān)變換器的研究，改善了以往開關(guān)變換器的效率低，開關(guān)應(yīng)力大等問題，使得變換器的應(yīng)用場合更加廣泛。
二背景技術(shù)：
電力電子技術(shù)的發(fā)展離不開功率器件的發(fā)展。1970年后各種高速、全控型功率器件先后問世，為各種電路拓撲的研究打下了基礎(chǔ)。單管直流變換器由于控制方式和電路簡單，在中小功率的開關(guān)電源中應(yīng)用較多；傳統(tǒng)的三電平Boost開關(guān)變換器開關(guān)管的電壓應(yīng)力雖然比雙電平減小一半，相應(yīng)的通態(tài)損耗和開關(guān)損耗有所減小，但當(dāng)開關(guān)頻率高時，這些損耗依然可觀，并且電磁干擾噪聲也隨著開關(guān)頻率的增大而愈加嚴重。因此提出了軟開關(guān)技術(shù)，它使得三電平開關(guān)變換器在實現(xiàn)三電平功能的同時，改善了功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)，降低了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的效率。
三、發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的為了降低開關(guān)變換器的開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率，改善電磁干擾，提高系統(tǒng)可靠性，提出了新型軟開關(guān)三電平開關(guān)變換器的設(shè)計方法。關(guān)鍵技術(shù)該方法的實現(xiàn)結(jié)合移相控制技術(shù)，加入L、C諧振回路，實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通和零電壓關(guān)斷，從而減小開關(guān)損耗，提聞系統(tǒng)效率。具體實現(xiàn)該設(shè)計中在開關(guān)管SI、S2兩端分別并聯(lián)了一個電容和一個二極管，并引入了一個諧振電感Lr。電路具體連接方式輸入濾波電感Lf 一端接電源正極，另一端分別接二極管 D3與開關(guān)管SI，SI與開關(guān)管S2串聯(lián)后與電源負極相連，D3與負載RL、二極管D4串聯(lián)后接在電源負極上，輸出濾波電容Cfl 一端接在二極管D3的陰極，另一端與濾波電容Cf2相連后與負載RL并聯(lián)，諧振電感Lr的兩端分別接在開關(guān)管SI, S2的中點與輸出濾波電容Cf!、 Cf2的中點位置，開關(guān)管SI兩端并聯(lián)一諧振電容Crl與二極管D1，開關(guān)管S2兩端并聯(lián)一諧振電容Cr2與二極管D2，諧振電感Lr與開關(guān)管兩端的電容構(gòu)成諧振回路。由于開關(guān)管兩端有電容箝位，因此可實現(xiàn)零電壓關(guān)斷，當(dāng)諧振電感與電容發(fā)生諧振時，一開關(guān)管的電容充電，另一開關(guān)管的電容放電，當(dāng)放電完全時，二極管導(dǎo)通，實現(xiàn)零電壓開通。技術(shù)效果該研究通過加入諧振回路，使得開關(guān)管實現(xiàn)了零電壓開通和零電壓關(guān)斷，從而使變換器在保留三電平優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，降低了開關(guān)管的損耗，提高了變換器的效率，進而拓寬了變換器的應(yīng)用領(lǐng)域。四
圖I是該研究的電路結(jié)構(gòu)，圖中Vin是變換器輸入電壓，Lf是濾波電感，SI，S2是功率開關(guān)管，Crl, Cr2是諧振電容，Lr是諧振電感，Dl, D2，D3，D4是二極管，Cfl, Cf2是輸出電容，RL是負載。開關(guān)管SI導(dǎo)通時，濾波電感電流減小，諧振電感電流增大，到某一時刻濾波電感電流等于諧振電感電流，此時流過二極管D3的電流為零截止；關(guān)斷SI，由于開關(guān)管兩端的電容箝位，使得開關(guān)管實現(xiàn)零電壓關(guān)斷，開關(guān)管SI關(guān)斷后，二極管D3導(dǎo)通，此時諧振電感與開關(guān)管并聯(lián)電容發(fā)生諧振，使電容Cf I充電，電容Cf 2放電，放電完全后，二極管D2 自然導(dǎo)通，開關(guān)管S2為零電壓開通；S2開通后，二極管D4承受反壓截止，諧振電感上施加一個反向電壓，諧振電感電流反向增大，濾波電感電流略微減小；當(dāng)關(guān)斷開關(guān)管S2時，二極管D4導(dǎo)通，電容Crl放電，電容Cr2充電，當(dāng)Cr放電完全時，二極管Dl自然導(dǎo)通，此時開關(guān)管SI為零電壓開通。
權(quán)利要求1.一種三電平Boost軟開關(guān)變換器電路由輸入濾波電感、功率開關(guān)管、二極管、輸出濾波電容、諧振電感、諧振電容和負載組成，其特征在于在開關(guān)管兩端并聯(lián)電容和二極管，在兩開關(guān)管中點與兩輸出電容中點間弓I入濾波電感。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三電平Boost軟開關(guān)變換器電路其特征在于諧振電感與開關(guān)管兩端的并聯(lián)電容構(gòu)成諧振回路，實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通和零電壓關(guān)斷。
專利摘要本實用新型涉及一種三電平Boost軟開關(guān)電路由輸入濾波電感、功率開關(guān)管、二極管、輸出濾波電容、諧振電感、諧振電容和負載組成。輸入濾波電感對輸入電流進行濾波并儲能，向負載供能；輸出濾波電容為分壓電容，其容量相等，電壓均為輸出電壓的一半；諧振電感與諧振電容構(gòu)成諧振回路，以實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通和零電壓關(guān)斷，從而減小開關(guān)管損耗，提高系統(tǒng)的效率，拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號H02M3/07GK202353464SQ20112037914
公開日2012年7月25日 申請日期2011年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月24日
發(fā)明者馮海兵, 戚文艷 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)