一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，包括一個功率開關(guān)器件串聯(lián)支路，多個儲能電路P1至Pm、多個放電二極管Dp，多個匯流二極管，一個能量集中二極管，和一個集中限壓電路。通過一個較低電壓的集中限壓電路，限定各個儲能電容的電壓，從而實現(xiàn)對每個功率開關(guān)器件的安全限壓。本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中，因普通TO220,TO247等小封裝的箝位二極管耐壓值較低，而限制3300V或更高耐壓值的功率開關(guān)器件串聯(lián)使用的問題,本實用新型的箝位二極管反向截止電壓可以減少數(shù)倍,反向恢復(fù)電流也減小，使箝位二極管工作于安全工作區(qū)，大大增加了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】—種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及ー種限壓電路，更具體地說，涉及一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)使用的聞壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]用PWM調(diào)制的功率開關(guān)器件串聯(lián)電路，在高壓變頻器，直流柔性輸電領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。目前絕緣柵雙極晶體管(IGBT)串聯(lián)橋臂，在3KV，IOKV高壓變頻器上已得到應(yīng)用。
[0003]由于目前功率開關(guān)器件的耐壓值較低，如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的耐壓耐值為1200V, 1700V, 3300V等值，在高壓電路如10KV，500KV電路中，必須數(shù)只功率開關(guān)器件串聯(lián)工作來解決耐壓問題。由于功率開關(guān)器件的參數(shù)的離散性，外在環(huán)境的差異性，附加電路的參數(shù)差異性等，使開通過程，關(guān)斷過程中，串聯(lián)電路中的每個功率開關(guān)器件承受動態(tài)電壓不一致。在開通過程中后開通的功率開關(guān)器件，以及關(guān)斷過程中先關(guān)斷的功率開關(guān)器件承受的電壓過高，超過功率開關(guān)器件的限壓限值導而損壞。
[0004]因此，在功率開關(guān)器件串聯(lián)應(yīng)用時，需采取相應(yīng)的措施，將其兩端電壓限定在安全工作電壓范圍內(nèi)，一般將其工作承受電阻限定在最大耐壓值的70%以內(nèi)。
[0005]針對功率開關(guān)器件串聯(lián)應(yīng)用，目前已有多種技術(shù)方法來解決。其中的無源緩沖電路限定電壓法，應(yīng)用較廣。如ー種中國專利“一種能自動均壓的串聯(lián)式功率開關(guān)橋臂”(申請?zhí)?1108712.9)，公布了一種功率開關(guān)器件兩端并聯(lián)的無源器緩沖器件構(gòu)成的動靜態(tài)均壓電路，電路形式如圖1所示。再如ー種PCT專利申請“功率開關(guān)器件串聯(lián)限壓電路”(國際申請?zhí)朠CT/CN2010/078206)，公布了一種通過一次調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件兩端并聯(lián)的電容的儲能，來自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)電路，電路形式如圖2所示。
[0006]這兩個技術(shù)的缺陷是:第一，要求無源緩沖電路的箝位ニ極管耐壓值與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的耐壓等級匹配。而普通T0220，T0247等封裝的ニ極管，工作電流可以滿足電路要求，但耐壓值達一般在2000V以下。致使串聯(lián)使用的功率開關(guān)器件的電壓等級限制在1200V, 1700V等電壓等級。如這兩項技術(shù)不適用于3300V或更高電壓的IGBT串聯(lián)使用。第二，無源緩沖電路的箝位ニ極管進入反向截止時的電壓，達到對應(yīng)功率開關(guān)器件截止時的高電壓，加上反向電流很大，使ニ極管容易因超出安全工作區(qū)而擊穿損壞。第三，限壓電路的限壓范圍高達數(shù)千伏，使電壓采樣電路復(fù)雜，采樣精度降低。第四，其余元器件的電壓太高，安全間距大。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型解決的技術(shù)問題是:構(gòu)建ー種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，克服現(xiàn)有技術(shù)功率開關(guān)器件的耐壓等級受限，箝位ニ極管容易損壞，功率開關(guān)器件限定電壓偏差大，元件耐壓值要求高的技術(shù)問題。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案是:構(gòu)建ー種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，包括由多個功率開關(guān)器件Ql至Qn組成的功率開關(guān)器件串聯(lián)支路，集中限壓電路U，所述功率 開關(guān)器件包括控制端、高端SD和低端WD，所述功率開關(guān)器件串聯(lián)支路以一個功率開關(guān)器件 的高端SD連接另一個功率開關(guān)器件的低端WD的方式依次串聯(lián)，所述集中限壓電路U包括 高電壓端U+和低電壓端U-;還包括進行儲能的多個儲能電路Pl至Pm、多個放電二極管Dp、 多個匯流二極管Dq、能量集中二極管Du，所述每個功率開關(guān)器件都與所述儲能電路配合， 而且至少有一個功率開關(guān)器件與所述多個儲能電路配合，所述儲能電路包括儲能電容C、靜 態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，與所述一個功率開關(guān)器件配合的一個儲能電路或者與所述一 個功率開關(guān)器件配合的所述多個儲能電路串聯(lián)后，并聯(lián)在該功率開關(guān)器件兩端，所述儲能 電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，所述儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并 聯(lián)后與所述箝位二極管D串聯(lián)，儲能電容C的正端引出儲能返回端Cf，儲能電容C的負端 引出儲能返回端Cr，并聯(lián)在一個功率開關(guān)器件兩端的多個串路的儲能電路，每相鄰的兩個 儲能返回端Cf之間串入放電二極管Dp，每相鄰的兩個儲能返回端Cr之間串入放電二極管 Dp;上一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個串聯(lián)的儲能電路的最后一個儲能電路的電容與匯流二 極管Dq的陰極相連，后一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個串聯(lián)的儲能電路的第一個儲能電路 的電容與匯流二極管Dq的陽極相連；集中限壓電路U的兩端分別與能量集中二極管Du和 一個功率開關(guān)器件相連。
[0009]本實用新型的進一步技術(shù)方案是:在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的一個儲能電路 中，所述儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，所述儲能電容C、靜態(tài) 均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cf與所述箝位二極管D的陰極相連，儲能返回端Cr與該功 率開關(guān)器件的低端WD相連，所述箝位二極管的陽極與該功率開關(guān)器件的高端SD相連。
[0010]本實用新型的進一步技術(shù)方案是:在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的一個儲能電路 中，所述儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，所述儲能電容C、靜態(tài) 均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cf與箝位二極管D的陽極相連，儲能返回端Cf連接到該 功率開關(guān)器件的高端SD，所述箝位二極管的陰極與該功率開關(guān)器件的低端WD。
[0011]本實用新型的進一步技術(shù)方案是:在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個儲能電路 中，每個儲能電路的儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cf與箝位二極管D 的陰極相連，儲能返回端Cr與下一個儲能電路的箝位二極管的陽極相連，第一個儲能電路 的箝位二極管D的陽極與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的高端SD相連，最后的一個儲能電路的儲能 返回端Cr與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的低端WD相連，前一個儲能返回端Cf與一個放電二極管 Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cf與該放電二極管Dp的陽極相連，前一個的儲能返回 端Cr與另一個放電二極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cr與該放電二極管Dp的陽 極相連。
[0012]本實用新型的進一步技術(shù)方案是:在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個儲能電路 中，每個儲能電路的儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cr與箝位二極管D的 陽極相連，第一個儲能返回端Cf與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的高端SD相連，其余的儲能返回端 Cf與上一個儲能電路的箝位二極管的陰極相連，最后一個儲能電路的箝位二極管D的陰極 與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的低端WD相連，前一個儲能返回端Cf與一個放電二極管Dp的陰極 相連，后一個儲能返回端Cf與該放電二極管Dp的陽極相連，前一個的儲能返回端Cr與另 一個放電二極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cr與該放電二極管Dp的陽極相連。[0013]本實用新型的進ー步技術(shù)方案是:還包括多個匯流ニ極管Dq，與上ー個功率開關(guān)器件配合的最后ー個儲能電路的電容正端與儲能返回端Cf相連后，再與匯流ニ極管Dq的陰極相連，與后一個功率開關(guān)器件配合的第一個儲能電路的電容正端與儲能返回端Cf相連后，再與匯流ニ極管Dq的陽極相連。
[0014]本實用新型的進ー步技術(shù)方案是:還包括多個匯流ニ極管Dq，與上ー個功率開關(guān)器件配合的最后ー個儲能電路的電容負端與儲能返回端Cr相連后，再與匯流ニ極管Dq的陰極相連，與后一個功率開關(guān)器件配合的第一個儲能電路的電容負端與儲能返回端Cr相連后，再與匯流ニ極管Dq的陽極相連。
[0015]本實用新型的進ー步技術(shù)方案是:所述集中限壓電路U的高電壓端U+與能量集中二極管Du的陰極相連，低電壓端U-與第一個所述功率開關(guān)器件Ql的高端SD相連，所述能量集中ニ極管Du的陽極與第一個儲能電路Pl的能量返回端Cf相連。
[0016]本實用新型的進ー步技術(shù)方案是:所述集中限壓電路U的高電壓端U+與最后ー個所述功率開關(guān)器件Qn的低端WD相連，所述集中限壓電路U的低電壓端U-與能量集中ニ極管Du的陽極相連，所述能量集中ニ極管Du的陰極與最末ー個儲能電路Pm的能量返回端Cr相連。
[0017]本實用新型的進ー步技術(shù)方案是:所述集中限壓電路U為將流入的能量回饋給供電電源的電路變換器，或提供給負載的電路。
[0018]本實用新型的進ー步技術(shù)方案是:還包括用于吸收所述功率開關(guān)器件浪涌電壓的浪涌吸收元件Z，所述浪能吸收元件Z分別與每個儲能電容C并聯(lián)。浪涌吸收元件的箝位電壓高于限壓電路的穩(wěn)壓值。
[0019]本實用新型的技術(shù)效果是:本實用新型構(gòu)建ー種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，包括進行儲能的多個儲能電路Pl至Pm、多個旁路ニ極管Dr，所述每個功率開關(guān)器件都與所述儲能電路配合，而且至少有ー個功率開關(guān)器件與所述多個儲能電路配合，與所述ー個功率開關(guān)器件配合的一個儲能電路或者與所述ー個功率開關(guān)器件配合的所述多個儲能電路串聯(lián)后，并聯(lián)在該功率開關(guān)器件兩端，本實用新型的自動均壓的功率開關(guān)器件限壓電路，克服現(xiàn)有技術(shù)中，因普通T0220，T0247等封裝的箝位ニ極管耐壓值較低，而限制3300V或更高耐壓值的功率開關(guān)器件串聯(lián)使用的問題。本實用新型的箝位ニ極管反向截止電壓較現(xiàn)有技術(shù)減小數(shù)倍，反向恢復(fù)電流也減小，使箝位ニ極管工作于安全工作區(qū)，大大増加了系統(tǒng)的可靠性。本實用新型的電壓采樣范圍也較現(xiàn)在技術(shù)減小了數(shù)倍。也減小了其它部分元件的耐壓等級。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)ー的電路圖。
[0021]圖2為現(xiàn)有技術(shù)ニ的電路圖。
[0022]圖3為本實用新型的【具體實施方式】電路圖。
[0023]圖4為本實用新型的另ー種實施方式電路圖。
[0024]圖5為本實用新型為ー種混合型自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路。
[0025]圖6為圖3的等效電路圖?！揪唧w實施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實施例，對本實用新型技術(shù)方案進一步說明。
[0027]如圖3所示，本實用新型的【具體實施方式】是:構(gòu)建一種自動限壓的功率開關(guān)器件 串聯(lián)高壓電路，包括由多個功率開關(guān)器件Ql至Qn組成的功率開關(guān)器件串聯(lián)支路，集中限壓 電路U，所述集中限壓電路U包括高電壓端U+和低電壓端U-。所述功率開關(guān)器件包括控制 端、聞端SD和低端WD,所述功率開關(guān)器件串聯(lián)支路以一個功率開關(guān)器件的聞端SD連接另 一個功率開關(guān)器件的低端WD的方式依次串聯(lián)。本實用新型還包括進行儲能的多個儲能電 路Pl至Pm、多個放電二極管Dp、多個匯流二極管Dq、能量集中二極管Du，所述每個功率開 關(guān)器件都與所述一個或多個儲能電路配合，而且至少有一個功率開關(guān)器件與所述多個儲能 電路配合。所述儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，與所述一個功率 開關(guān)器件配合的一個儲能電路或者與所述一個功率開關(guān)器件配合的所述多個儲能電路串 聯(lián)后，并聯(lián)在該功率開關(guān)器件兩端，所述儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位 二極管D，所述儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后與所述箝位二極管D串聯(lián)。儲能電容C 的正端引出儲能返回端Cf，儲能電容C的負端引出儲能返回端Cr，并聯(lián)在一個功率開關(guān) 器件兩端的多個串路的儲能電路，每相鄰的兩個儲能返回端Cf之間串入放電二極管Dp，每 相鄰的兩個儲能返回端Cr之間串入放電二極管Dp ;與上一個功率開關(guān)器件配合的最后一 個儲能電路的電容與匯流二極管Dq的陰極相連，與后一個功率開關(guān)器件配合的第一個儲 能電路的電容與匯流二極管Dq的陽極相連；集中限壓電路U的兩端分別與能量集中二極管 Du和一個功率開關(guān)器件相連。具體實施例中，還包括用于吸收所述功率開關(guān)器件浪涌電壓 的浪涌吸收元件Z，所述浪能吸收元件Z分別與每個儲能電容C并聯(lián)。
[0028]如圖3所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的一個 儲能電路中，所述儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，所述儲能電容 C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cf與所述箝位二極管D的陰極相連，儲能返回端Cr 與該功率開關(guān)器件的低端WD相連，所述箝位二極管的陽極與該功率開關(guān)器件的高端SD相 連。
[0029]如圖3所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:在與一個功率開關(guān)器件配合的多個 儲能電路中，每個儲能電路的儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cf與箝位 二極管D的陰極相連，儲能返回端Cr與下一個儲能電路的箝位二極管的陽極相連，第一個 儲能電路的箝位二極管D的陽極與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的高端SD相連，最后的一個儲能電 路的儲能返回端Cr與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的低端WD相連，每相鄰的兩個儲能返回端Cf 端之間串入放電二極管Dp，前一個儲能返回端Cf與一個放電二極管Dp的陰極相連，后一個 儲能返回端Cf與該放電二極管Dp的陽極相連，每相鄰的兩個儲能返回端Cr之間串入一 個放電二極管Dp，前一個的儲能返回端Cr與放電二極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回 端Cr與該放電二極管Dp的陽極相連。
[0030]如圖3所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:還包括多個匯流二極管Dq，上一個功 率開關(guān)器件配合的的最后一個儲能電路的電容正端與儲能返回端Cf相連后，再與匯流二 極管Dq的陰極相連，后一個功率開關(guān)器件配合的第一個儲能電路的電容正端與儲能返回 端Cf相連后，再與匯流二極管Dq的陽極相連。
[0031]如圖3所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:所述集中限壓電路U的高電壓端U+與能量集中ニ極管Du的陰極相連，低電壓端U-與第一個所述功率開關(guān)器件Ql的高端SD相連，所述能量集中ニ極管Du的陽極與第一個儲能電路Pl的能量返回端Cf相連。
[0032]如圖4所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的ー個儲能電路中，所述儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位ニ極管D，所述儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cr與箝位ニ極管D的陽極相連，儲能返回端Cf連接到該功率開關(guān)器件的高端SD，所述箝位ニ極管D的陰極與該功率開關(guān)器件的低端WD。
[0033]如圖4所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個儲能電路中，每個儲能電路的儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cr與箝位ニ極管D的陽極相連，第一個儲能返回端Cf與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的高端SD相連，其余的儲能返回端Cf與上ー個儲能電路的箝位ニ極管D的陰極相連，最后ー個儲能電路的箝位ニ極管D的陰極與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的低端WD相連，每相鄰的兩個儲能返回端Cf端之間串入放電ニ極管Dp，前一個儲能返回端Cf與放電ニ極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cf與該放電ニ極管Dp的陽極相連，每相鄰的兩個儲能返回端Cr之間串入ー個放電ニ極管Dp，前一個的儲能返回端Cr與另ー個放電ニ極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cr與該放電ニ極管Dp的陽極相連。
[0034]如圖4所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:還包括多個匯流ニ極管Dq，上ー個功率開關(guān)器件配合的最后ー個儲能電路的電容負端與儲能返回端Cr相連后，再與匯流ニ極管Dq的陰極相連，后一個功率開關(guān)器件配合的第一個儲能電路的電容負端與儲能返回端Cr相連后，再與匯流ニ極管Dq的陽極相連。
[0035]如圖4所示，本實用新型的優(yōu)選實施方式是:所述集中限壓電路U的高電壓端U+與最后ー個所述功率開關(guān)器件Qn的低端WD相連，所述集中限壓電路U的低電壓端U-與能量集中ニ極管Du的陽極相連，所述能量集中ニ極管Du的陰極與最末ー個儲能電路Pm的能量返回端Cr相連。
[0036]如圖5所示，提供一種功率開關(guān)器件串聯(lián)電路，第功率開關(guān)器件Ql與ー個儲能電路Pl并聯(lián)，第二個功率開關(guān)器件Q2兩端并聯(lián)的兩個儲能電路P2，P3串聯(lián)。每個儲能電容兩端并聯(lián)ー個浪涌吸收元件Z，這時儲能電路Pl中的靜態(tài)均壓電阻R，儲能電容C，浪涌吸收元件Z與儲能電路P2，P3的同類器件的參數(shù)值，根據(jù)電路情況，會有所不同。
[0037]如圖3、圖4，圖5都是通過ー個可調(diào)電壓電路U來統(tǒng)ー調(diào)節(jié)儲能電容C的電容，來實現(xiàn)串聯(lián)的功率開關(guān)器件的自動限壓。
[0038]多個串聯(lián)的功率開關(guān)器件在開關(guān)，關(guān)斷不同步時，會引起串聯(lián)的功率開關(guān)器件承受的電壓不一致，即動態(tài)電壓不均勻。分析如下:
[0039]在多個串聯(lián)的功率開關(guān)器件在需要同步開通時，其中某個開通慢的功率開關(guān)器件Qi在其它功率開關(guān)器件已經(jīng)導通后，經(jīng)歷短時間延時如Ius后，也進入導通狀態(tài)。在該時間延時期間，負載電流通過并聯(lián)于該慢開通的功率開關(guān)器件Qi兩端的儲能電路Pi，在該電路的儲能電容Cki中積聚電荷，導致電壓上升。舉例如下:如果負載電流為100A，延時時間為lus，儲能電容Cki總?cè)萘繛镮OuF.，則電容的電壓上升量為10V.即U= M /C =100*1/10=10V。
[0040]在多個串聯(lián)的功率開關(guān)器件在需要同步關(guān)斷時，其中某個關(guān)斷快的功率開關(guān)器件在其它功率開關(guān)器件關(guān)斷之前而提前關(guān)斷，在經(jīng)歷短時間延時如Ius后其它功率開關(guān)器件也進入關(guān)斷狀況，在該時間延時期間，負載電流通過并聯(lián)于該關(guān)斷快的功率開關(guān)器件Qx兩 端的儲能電路PX，在儲能電容C中積聚電荷，導致電壓上升。舉例如下:如果負載電流為 100A，延時時間為Ius.儲能電容C總?cè)萘繛镮OuF.，則電容的電壓上升量為10V.即U= 1*1 /C =100*1/10= IOVo
[0041]由于功率開關(guān)器件和控制電路，驅(qū)動電路的離散性，可能有多個儲能電容有電壓 上升，上述計算為電壓上升最大的兩個，一個對應(yīng)開通過程，一個對應(yīng)關(guān)斷過程，最不利的 情況的兩個過程都是同一個儲能電容電壓上升最大，在上述的例子中，電壓的上升最大為 20V。
[0042]在多個串聯(lián)的功率開關(guān)器件受控進入穩(wěn)定的關(guān)斷期間后，靜態(tài)均壓電阻R對各個 儲能電容進行均壓，對串聯(lián)的功率開關(guān)器件進行限壓，這時，所有箝位二極管導通，所有放 電二極管截止，各個儲能電容呈串聯(lián)狀態(tài)，各個功率開關(guān)器件的承受的電壓在安全工作電 壓之內(nèi)。
[0043]在多個串聯(lián)的功率開關(guān)器件受控進入穩(wěn)定的導通期間后，所有箝位二極管截止， 所有放電二極管導通，各個儲能電容C呈并聯(lián)狀態(tài)。各個儲能電容中的能量通過放電二極 管，流向集中限壓電路U，直到其端電壓等于集中限壓電路U的設(shè)定電壓值為止。在此，圖3 的等效電原理圖如圖6所示，圖中忽略功率開關(guān)器件的導通壓降。
[0044]本實用新型的技術(shù)效果是:本實用新型構(gòu)建一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高 壓電路，包括進行儲能的多個儲能電路Pl至Pm、多個旁路二極管Dr，所述每個功率開關(guān)器 件都與所述儲能電路配合，而且至少有一個功率開關(guān)器件與所述多個儲能電路配合，所述 儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，與所述一個功率開關(guān)器件配合的 一個儲能電路或者與所述一個功率開關(guān)器件配合的所述多個儲能電路串聯(lián)后，并聯(lián)在該功 率開關(guān)器件兩端。本實用新型的自動均壓的功率開關(guān)器件限壓電路，克服現(xiàn)有技術(shù)中，因 普通T0220，T0247等小封裝的箝位二極管耐壓值較低，而限制3300V或更高耐壓值的功率 開關(guān)器件串聯(lián)使用的問題。使箝位二極管的耐壓值較現(xiàn)有技術(shù)減小數(shù)倍。本實用新型的 箝位二極管反向截止電壓較現(xiàn)有技術(shù)減小數(shù)倍，反向恢復(fù)電流也減小，使箝位二極管工作 于安全工作區(qū)，大大增加了系統(tǒng)的可靠性。本實用新型的電壓采樣范圍較現(xiàn)有技術(shù)減小數(shù) 倍.提高了功率開關(guān)器件均壓精度，減小了部分元件的耐壓等級。
[0045]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視 為屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，包括由多個功率開關(guān)器件Ql至Qn組成的功率開關(guān)器件串聯(lián)支路，集中限壓電路U，所述功率開關(guān)器件包括控制端、高端SD和低端WD，所述功率開關(guān)器件串聯(lián)支路以ー個功率開關(guān)器件的高端SD連接另一個功率開關(guān)器件的低端WD的方式依次串聯(lián)，所述集中限壓電路U包括高電壓端U+和低電壓端U-;其特征在于，還包括進行儲能的多個儲能電路Pl至Pm、多個放電二極管Dp、多個匯流二極管Dq、能量集中二極管Du，所述每個功率開關(guān)器件都與所述儲能電路配合，而且至少有ー個功率開關(guān)器件與所述多個儲能電路配合，所述儲能電路包括儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R、箝位二極管D，與所述ー個功率開關(guān)器件配合的一個儲能電路或者與所述ー個功率開關(guān)器件配合的所述多個儲能電路串聯(lián)后，并聯(lián)在該功率開關(guān)器件兩端，所述儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后與所述箝位二極管D串聯(lián)，儲能電容C的正端引出儲能返回端Cf，儲能電容C的負端引出儲能返回端Cr，并聯(lián)在ー個功率開關(guān)器件兩端的多個串路的儲能電路，每相鄰的兩個儲能返回端Cf之間串入放電二極管Dp，每相鄰的兩個儲能返回端Cr之間串入放電二極管Dp ;上ー個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個串聯(lián)的儲能電路的最后ー個儲能電路的電容與匯流二極管Dq的陰極相連，后一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個串聯(lián)的儲能電路的第一個儲能電路的電容與匯流二極管Dq的陽極相連；集中限壓電路U的兩端分別與能量集中二極管Du和一個功率開關(guān)器件相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的一個儲能電路中，所述儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cf與所述箝位二極管D的陰極相連，儲能返回端Cr與該功率開關(guān)器件的低端WD相連，所述箝位二極管的陽極與該功率開關(guān)器件的高端SD相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的一個儲能電路中，所述儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cr與箝位二極管D的陽極相連，儲能返回端Cf連接到該功率開關(guān)器件的高端SD,所述箝位二極管的陰極與該功率開關(guān)器件的低端WD。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，在與一個功率開關(guān)器件配合的多個儲能電路中，每個儲能電路的儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cf與箝位二極`管D的陰極相連，儲能返回端Cr與下一個儲能電路的箝位二極管D的陽極相連，第一個儲能電路的箝位二極管D的陽極與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的聞端SD相連,最后的一個儲能電路的儲能返回端Cr與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的低端W)相連，前一個儲能返回端Cf與一個放電二極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cf與該放電二極管Dp的陽極相連；前一個的儲能返回端Cr與另ー個放電二極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cr與該放電二極管Dp的陽極相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述ー種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，在與一個功率開關(guān)器件并聯(lián)的多個儲能電路中，每個儲能電路的儲能電容C、靜態(tài)均壓電阻R并聯(lián)后，儲能返回端Cr與箝位二極管D的陽極相連，第一個儲能返回端Cf與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的高端SD相連，其余的儲能返回端Cf與上ー個儲能電路的箝位二極管D的陰極相連，最后ー個儲能電路的箝位二極管D的陰極與對應(yīng)的功率開關(guān)器件的低端WD相連，前一個儲能返回端Cf與放電二極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cf與該放電二極管Dp的陽極相連，前一個的儲能返回端Cr與另ー個放電二極管Dp的陰極相連，后一個儲能返回端Cr與該放電二極管Dp的陽極相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，還包括多個匯流二極管Dq，與上一個功率開關(guān)器件配合的最后一個儲能電路的電容正端與儲能返回端Cf相連后，再與匯流二極管Dq的陰極相連，與后一個功率開關(guān)器件配合的第一個儲能電路的電容正端與儲能返回端Cf相連后，再與匯流二極管Dq的陽極相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，還包括多個匯流二極管Dq，與上一個功率開關(guān)器件配合的最后一個儲能電路的電容負端與儲能返回端Cr相連后，再與匯流二極管Dq的陰極相連，與后一個功率開關(guān)器件配合的第一個儲能電路的電容負端與儲能返回端Cr相連后，再與匯流二極管Dq的陽極相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，所述集中限壓電路U的高電壓端U+與能量集中二極管Du的陰極相連，低電壓端U-與第一個所述功率開關(guān)器件Ql的高端SD相連，所述能量集中二極管Du的陽極與第一個儲能電路Pl 的能量返回端Cf相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，所述集中限壓電路U的高電壓端U+與最后一個所述功率開關(guān)器件Qn的低端WD相連，所述集中限壓電路U的低電壓端U-與能量集中二極管Du的陽極相連，所述能量集中二極管Du 的陰極與最末一個儲能電路Pm的能量返回端Cr相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，所述集中限壓電路U為將流入的能量回饋給供電電源的電路變換器，或提供給負載的電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自動限壓的功率開關(guān)器件串聯(lián)高壓電路，其特征在于，還包括用于吸收所述功率開關(guān)器件浪涌電壓的浪涌吸收元件Z，所述浪涌吸收元件Z分別與第個儲能電容C并聯(lián)。
【文檔編號】H02M1/34GK203434853SQ201320379150
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】王達開, 黃電勛 申請人:王達開, 黃電勛