磁浮斬波器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種磁浮斬波器，解決現(xiàn)有技術(shù)的磁浮斬波器采用硬開關(guān)方式導(dǎo)致產(chǎn)生較大開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲的問題。磁浮斬波器包括主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、負(fù)載電感L、緩沖電容C1、緩沖電容C2、緩沖電容C3、緩沖電容C4、輔助開關(guān)S3、輔助電感LR、電容器C5、二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6。開通主開關(guān)之前打開輔助電路，通過把電流注入到輔助電路實(shí)現(xiàn)主開關(guān)在零電壓條件下轉(zhuǎn)換，而輔助開關(guān)在零電流開關(guān)條件下關(guān)斷，緩沖電容器減少了關(guān)斷損耗。本實(shí)用新型減少了開關(guān)損耗和噪聲，提高了電能變換效率、減少了器件散熱面積、電磁干擾，使磁懸浮列車高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】磁浮斬波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種磁浮斬波器，尤其涉及一種軟開關(guān)磁浮斬波器，屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界上已成功研制了磁懸浮列車并進(jìn)行了商用。磁懸浮列車與輪軌列車的區(qū)別在于它有懸浮控制系統(tǒng)，能夠脫離軌道運(yùn)行。傳感器測量懸浮間隙、電磁鐵運(yùn)動加速度、電磁鐵流過的電流信號并傳輸給懸浮控制器，而磁浮斬波器是控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，磁浮斬波器實(shí)質(zhì)是一種DC/DC變換器，其負(fù)載懸浮電磁鐵是一個很大的電感。磁浮斬波器根據(jù)控制信號改變加在懸浮電磁鐵兩端的有效電壓以改變懸浮電磁鐵的電流，從而調(diào)節(jié)懸浮電磁鐵對鋼軌的電磁力，使列車穩(wěn)定懸浮。因此，磁浮斬波器是磁懸浮列車懸浮控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，直接影響列車安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的磁浮斬波器大多使用硬開關(guān)技術(shù)，在開關(guān)過程中電壓、電流均不為零，出現(xiàn)重疊，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。開關(guān)損耗使電路效率下降，開關(guān)噪聲帶來嚴(yán)重的電磁干擾問題。軟開關(guān)技術(shù)，尤其零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT)技術(shù)在電力電子行業(yè)越來越受歡迎。軟開關(guān)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)軟切換，它的開關(guān)損耗和噪聲比傳統(tǒng)的硬開關(guān)低。因此，設(shè)計一種采用軟開關(guān)技術(shù)的磁浮斬波器，對于磁懸浮列車高效、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁浮斬波器，解決現(xiàn)有技術(shù)的磁浮斬波器采用硬開關(guān)方式導(dǎo)致產(chǎn)生較大開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲的問題。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種磁浮斬波器，包括主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、負(fù)載電感L、緩沖電容Cl、緩沖電容C2、緩沖電容C3、緩沖電容C4、輔助開關(guān)S3、輔助電感LK、電容器C5、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6 ;所述主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、輔助開關(guān)S3采用IGBT元件，所述電容器C5并聯(lián)在直流電源Vdc的兩端，所述二極管Dl的陽極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連，二極管Dl的陰極與主開關(guān)SI的集電極相連，所述緩沖電容Cl并聯(lián)于二極管Dl的兩端；所述二極管D4的陽極與主開關(guān)S2的發(fā)射極相連，二極管D4的陰極與主開關(guān)S2的集電極相連，所述緩沖電容C4并聯(lián)于二極管D4的兩端；所述主開關(guān)SI的集電極與直流電源Vdc的的正極相連，主開關(guān)SI的發(fā)射極與負(fù)載電感L的一端相連，所述負(fù)載電感L的另一端與主開關(guān)S2的集電極相連，所述主開關(guān)S2的發(fā)射極與直流電源Vdc的的負(fù)極相連；所述二極管D6的陽極與輔助開關(guān)S3的發(fā)射極相連，所述二極管D6的陰極與輔助開關(guān)S3的集電極相連，所述二極管D5的陽極與輔助開關(guān)S3的發(fā)射極相連，二極管D5的陰極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連，所述輔助電感Lk的一端與輔助開關(guān)S3的集電極相連，輔助電感Lk的另一端與主開關(guān)S2的集電極相連；所述緩沖電容C2并聯(lián)于二極管D2的兩端，所述二極管D2的陽極與直流電源Vdc的的負(fù)極相連，所述二極管D2的陰極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連；所述緩沖電容C3并聯(lián)于二極管D3的兩端，所述二極管D3的陽極與主開關(guān)S2的集電極相連，所述二極管D3的陰極與直流電源Vdc的的正極相連。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:采用軟開關(guān)技術(shù)的磁浮斬波器，在開通主開關(guān)之前打開輔助電路，通過把電流注入到輔助電路實(shí)現(xiàn)主開關(guān)在零電壓條件下轉(zhuǎn)換，而輔助開關(guān)在零電流開關(guān)條件下關(guān)斷，緩沖電容器減少了關(guān)斷損耗，非常適合兩象限斬波應(yīng)用。本實(shí)用新型降低了 DV/DT和開啟電流的峰值，減少了開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲，從而提高了磁浮斬波器電能變換的效率、減少了電力電子器件的散熱面積、減少了電磁干擾，使磁懸浮列車高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0010]如圖1所示，本實(shí)用新型的磁浮斬波器，包括主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、負(fù)載電感L、緩沖電容Cl、緩沖電容C2、緩沖電容C3、緩沖電容C4、輔助開關(guān)S3、輔助電感Lk、電容器C5、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6 ;所述主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、輔助開關(guān)S3采用IGBT元件，所述電容器C5并聯(lián)在直流電源VD。的兩端，所述二極管Dl的陽極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連，二極管Dl的陰極與主開關(guān)SI的集電極相連，所述緩沖電容Cl并聯(lián)于二極管Dl的兩端；所述二極管D4的陽極與主開關(guān)S2的發(fā)射極相連，二極管D4的陰極與主開關(guān)S2的集電極相連，所述緩沖電容C4并聯(lián)于二極管D4的兩端；所述主開關(guān)SI的集電極與直流電源Vdc的的 正極相連，主開關(guān)SI的發(fā)射極與負(fù)載電感L的一端相連，所述負(fù)載電感L的另一端與主開關(guān)S2的集電極相連，所述主開關(guān)S2的發(fā)射極與直流電源Vdc的的負(fù)極相連；所述二極管D6的陽極與輔助開關(guān)S3的發(fā)射極相連，所述二極管D6的陰極與輔助開關(guān)S3的集電極相連，所述二極管D5的陽極與輔助開關(guān)S3的發(fā)射極相連，二極管D5的陰極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連，所述輔助電感Lk的一端與輔助開關(guān)S3的集電極相連，輔助電感Lk的另一端與主開關(guān)S2的集電極相連；所述緩沖電容C2并聯(lián)于二極管D2的兩端，所述二極管D2的陽極與直流電源Vdc的的負(fù)極相連，所述二極管D2的陰極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連；所述緩沖電容C3并聯(lián)于二極管D3的兩端，所述二極管D3的陽極與主開關(guān)S2的集電極相連，所述二極管D3的陰極與直流電源Vdc的的正極相連。
[0011]本實(shí)用新型中主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、二極管D2、二極管D3組成斬波器橋，二極管D2、D3提供一個自由環(huán)路和反向電壓使負(fù)荷雙象限運(yùn)行。二極管D5、二極管D6、輔助開關(guān)S3、輔助電感Lk構(gòu)成諧振緩沖輔助電路。軟開關(guān)斬波電路與諧振緩沖輔助電路組成兩象限斬波器。低損耗緩沖電容加在主元件上，輔助電路添加在兩相之間。
[0012]軟開關(guān)磁浮斬波器的運(yùn)行方式是在開通主開關(guān)之前打開輔助電路。輔助電路接受由自由環(huán)路二極管和與主開關(guān)并聯(lián)的電容器諧振產(chǎn)生的電流。當(dāng)橫跨在主開關(guān)上電壓降至零后打開主開關(guān)，實(shí)現(xiàn)零電壓或近于零電壓轉(zhuǎn)換，即實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，可有效解決斬波器二極管反向恢復(fù)和限制dv/dt的問題。軟開關(guān)磁浮斬波器的具體運(yùn)行方式描述如下:
[0013]在最初的時刻，主開關(guān)SI和S2、輔助開關(guān)S3是關(guān)斷的，負(fù)載電流通過自由環(huán)路二極管D2與D3形成回路，流過二極管D2、D3的是正負(fù)載電流込。
[0014]按設(shè)定的脈寬調(diào)制時刻，輔助開關(guān)S3導(dǎo)通，輔助電感Lk上的電流Iui線性增加，同時二極管D2和D3上的電流線性減少。
[0015]當(dāng)輔助電路電流大于負(fù)載電流時，二極管D2和D3自然關(guān)斷。然后四個緩沖電容器Cl?C4和輔助電感Lk產(chǎn)生諧振。橫跨在主開關(guān)兩端的電容器以有限的速率讓主開關(guān)電壓下降到零。
[0016]在諧振的結(jié)束階段，緩沖電容器放電到零電壓，此時，主開關(guān)可以在零電壓條件下導(dǎo)通，在主開關(guān)閉合后，由于相反的電壓極性，輔助電感LK±的電流Iui線性下降。
[0017]當(dāng)諧振電流減小為零，在零電流條件下輔助開關(guān)S3、二極管D5關(guān)斷。由主開關(guān)S1、S2傳輸負(fù)載電流込。
[0018]需關(guān)斷主開關(guān)時，由于緩沖電容的作用主開關(guān)實(shí)現(xiàn)無損耗關(guān)斷。四個緩沖電容器流過負(fù)載電流直到二極管D2和D3導(dǎo)通回到下一周期初始時刻。
[0019]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁浮斬波器，其特征在于，包括主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、負(fù)載電感L、緩沖電容Cl、緩沖電容C2、緩沖電容C3、緩沖電容C4、輔助開關(guān)S3、輔助電感LK、電容器C5、二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6 ;所述主開關(guān)S1、主開關(guān)S2、輔助開關(guān)S3采用IGBT元件，所述電容器C5并聯(lián)在直流電源Vdc的兩端，所述二極管Dl的陽極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連，二極管Dl的陰極與主開關(guān)SI的集電極相連，所述緩沖電容Cl并聯(lián)于二極管Dl的兩端；所述二極管D4的陽極與主開關(guān)S2的發(fā)射極相連，二極管D4的陰極與主開關(guān)S2的集電極相連，所述緩沖電容C4并聯(lián)于二極管D4的兩端；所述主開關(guān)SI的集電極與直流電源Vdc的的正極相連，主開關(guān)SI的發(fā)射極與負(fù)載電感L的一端相連，所述負(fù)載電感L的另一端與主開關(guān)S2的集電極相連，所述主開關(guān)S2的發(fā)射極與直流電源Vdc的的負(fù)極相連；所述二極管D6的陽極與輔助開關(guān)S3的發(fā)射極相連，所述二極管D6的陰極與輔助開關(guān)S3的集電極相連，所述二極管D5的陽極與輔助開關(guān)S3的發(fā)射極相連，二極管D5的陰極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連，所述輔助電感Lk的一端與輔助開關(guān)S3的集電極相連，輔助電感Le的另一端與主開關(guān)S2的集電極相連；所述緩沖電容C2并聯(lián)于二極管D2的兩端，所述二極管D2的陽極與直流電源Vdc的的負(fù)極相連，所述二極管D2的陰極與主開關(guān)SI的發(fā)射極相連；所述緩沖電容C3并聯(lián)于二極管D3的兩端，所述二極管D3的陽極與主開關(guān)S2的集電極相連，所述二極管D3的陰極與直流電源Vdc的的正極相連。
【文檔編號】H02M3/10GK203674979SQ201320877074
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】徐沛, 徐任飛 申請人:鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校