[实用新型]一种三电平半桥软开关直流变换电路

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及DC-AC变换电路，尤其涉及一种三电平半桥软开关直流变换电路。

[背景技术]

传统三电平半桥软开关直流变换电路具有拓扑结构简单、易于控制、原边开关管可实现ZVS、电路效率高、EMI小等优点，广泛应用于三相交流AC/DC电源直流变换部分。

传统PWM型三电平软开关直流变换电路如图1所示。分压电容C1、C2组成的电容分压电路、开关管Q1、Q2、Q 3、Q4串联组成的开关桥臂、开关管箝位二极管D1、D2组成的开关管箝位电路、变压器箝位二极管D3、D4组成的变压器原边箝位电路、由谐振电感La、隔直电容C3与变压器T1的原边线圈串联组成的输出电路。开关桥臂包括Q1与Q2串联形成的上桥臂和Q3与Q4串联形成的下桥臂，开关管箝位电路的一端接上桥臂的中点，另一端接下桥臂的中点。输出电路的一端接开关桥臂的中点，另一端接开关管箝位电路的中点。变压器原边箝位电路的中点接变压器T1的原边线圈与谐振电感的连接点。

以图1所示的PWM型三电平电路为例，理想情况下一个开关周期中开关管Q1、Q2与Q3、Q4交替导通，变压器T1是双向激磁，其磁滞曲线对称工作在一三相限；但实际应用中，由于实际器件参数的离散性、布局的不对称性、控制精度等影响，变压器T1往往会发生磁偏现象，甚至造成变压器饱和，分压电容C1、C2中点电压严重漂移等可靠性问题。

变换器重载工作时，隔直电容C3的存在能很好地平衡前后半周期导送的功率，从而抑制磁偏及中点电压漂移。但轻载及空载条件下，随原边电流减小，隔直电容作用减弱，而且C3很难有效抑制D1、D2支路对C1、C2中点带来的不对称电流，变换器工作不平衡性会加剧。尽管此时占空较小，变压器T1不容易出现饱和现象，但C1、C2中点电压的漂移现象会变得非常突出。

为了解决中点漂移带来的可靠性问题，目前常见的方法有：提高C1、C2的耐压裕量、检测C1、C2的电压差从而进行占空比补偿、调节C1、C2各自的负载大小(死负载或辅助电源供电端)等。这些措施往往伴随着成本增加、变换效率降低、设计复杂化。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，低成本，不需额外控制负担，能有效抑制中点电压漂移的三电平软开关直流变换电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种三电平半桥软开关直流变换电路的技术方案，包括2个分压电容组成的电容分压电路、隔直电容、4个开关管串联组成的开关桥臂、2个开关管箝位二极管组成的开关管箝位电路、2个变压器箝位二极管组成的变压器原边箝位电路、由谐振电感与变压器原边线圈串联组成的输出电路；所述的开关桥臂包括上桥臂和下桥臂，所述开关管箝位电路的一端接上桥臂的中点，另一端接下桥臂的中点；所述输出电路的一端接开关桥臂的中点，另一端接开关管箝位电路的中点，所述变压器原边箝位电路的中点接变压器的原边线圈，所述隔直电容的一端接电容分压电路的中点，另一端接开关管箝位电路的中点。

以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，隔直电容的电容值小于分压电容的电容值。

以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，变压器原边箝位电路的一端接电容分压电路的高压端，另一端接电容分压电路的低压端。

以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，所述的谐振电感一端接变压器原边箝位电路的中点，另一端接开关桥臂的中点。

以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，变压器原边箝位电路的一端接上桥臂的中点，另一端接下桥臂的中点。

以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，包括箝位阻抗，变压器原边箝位电路的中点通过所述的箝位阻抗接变压器的原边线圈。

以上所述的三电平半桥软开关直流变换电路，包括飞跨电容，所述的飞跨电容与开关管箝位电路并联。

本实用新型保留了原有传统三电平半桥软开关电路的基本特性，还能有效抑制输入电容中点电压漂移，而且相对较小感量的谐振电感即可保证滞后关断管软开关的顺利实现，占空比损失小，是一种低成本、高性能、高可靠性的三电平半桥软开关直流变换电路。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是现有技术PWM型三电平软开关直流变换电路的电路图。

图2是本实用新型三电平半桥软开关直流变换电路实施例1的电路图。

图3是本实用新型实施例1中模式一阶段的等效电路和电流回路示意图。