[发明专利]零电压转变软开关转换器

说明书

技术领域

本发明涉及用于转换DC电压的零电压转变软开关转换器。

背景技术

用于将DC电压转换成AC电压的零电压转变(ZVT)软开关逆变器被广泛用于高频率和中高功率转换应用。提出了一般包含主开关桥和辅助开关电路的几种不同的ZVT构造，这里，辅助电路中的开关帮助主开关实现零电压开关，一组ZVT构造是利用两个感应器的耦合效应的感应器耦合ZVT逆变器。这些电路也可被用作DC到DC转换器。

该公开还涉及属于该组的使用耦合感应器的ZVT转换器。在例如Yu，H.等的“Variable timing control for coupled-inductor feedback ZVT inverter”，Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC)，2000，pages 1138-1143 vol.3和Dong，W.等的“Generalized concept of load adaptive fixed time control for zero-voltage-transition inverters”，Applied Power Electronics Conference and Exposition(APEC)2001，pages 179-185 vol.1中一般地描述了这些转换器。

另一已知的电路在耦合的感应器与主开关桥之间使用可饱和的感应器。

在Jae-Young Choi等的“A Novel Inductor-coupled ZVT Inverter with Reduced Harmonics and Losses”，Power Electronics Specialists Conference(PESC)，2001，page 1147-1152 vol.2中公开了又一已知的电路。在该文件中公开的修改的逆变器向耦合的感应器添加额外的复位绕组以将磁化电流复位。

发明内容

本公开的目的是，提供复位磁化电流并防止续流(free-wheeling)电流的零电压转变软开关转换器。

根据本公开，在用于转换DC电压的零电压转变软开关转换器中实现该目的，该转换器包含：用于与正DC电压连接的第一DC电压轨道；用于与负DC电压连接的第二DC电压轨道；负载输出端子；包含连接在所述第一和第二DC电压轨道之一与负载输出端子之间的至少一个主开关的主开关桥；和辅助电路，该辅助电路与主开关桥连接并且包含：与所述第一和第二DC电压轨道之一连接的至少一个辅助开关；具有与所述第一DC电压轨道连接的阴极的第一辅助二极管和与所述第二DC电压轨道连接的阳极的第二辅助二极管，第一辅助二极管的阳极和第二辅助二极管的阴极与二极管连接点连接；和具有两个耦合绕组的耦合感应器，其中的第一绕组连接在负载输出端子与至少一个辅助开关之间，并且第二绕组连接在负载输出端子与所述二极管连接点之间。

目的的实现还在于，辅助电路与主开关桥连接，并被配置为阻挡沿主开关桥与辅助电路之间的方向之一的电流。在一个例子中，辅助电路包含被布置为阻挡沿主开关桥与辅助电路之间的方向之一的电流的阻挡二极管。阻挡二极管有效地阻挡否则通过接通的主开关和辅助二极管在回路中续流的残留磁化电流。以这种方式，该电流现在在每个开关循环中被复位，并由此不再被蓄积。对于单向的DC到DC转换器，阻挡二极管单独地解决复位残留磁化电流的问题。

在转换器的一个实施例中，主开关桥包含：连接在第一DC电压轨道与负载输出端子之间的第一主开关；和连接在负载输出端子与第二DC电压轨道之间的第二主开关。

可通过任意类型的电子控制开关元件实现转换器的开关。在一个实施例中，通过晶体管实现至少一个辅助开关。晶体管可以是绝缘栅双极晶体管或MOSFET。

辅助电路可还包含被布置为允许电流沿感应器的第一绕组与所述第一和第二DC电压轨道之一之间的一个方向流动的第三辅助二极管。当辅助电路还包含与所述第三辅助二极管串联插入的电压源时，跨着第三辅助二极管的电压降低，并由此也可防止续流电流。