專利名稱：T型變換器橫軸的無損緩沖電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種緩沖電路，特別涉及一種適用于T型變換器橫軸上雙向可控開關的無損 型緩沖電路。
背景技術：
傳統(tǒng)的有損型吸收電路在吸收開關管狀態(tài)切換時存儲于線路雜散電感的能量時，會引入 不必要的能量損耗，降低了系統(tǒng)的效率；傳統(tǒng)的無損型吸收電路未能根據(jù)T型變換器的結構 特點進行優(yōu)化，元器件較多，增加了復雜性。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是解決T型變換器橫軸的雙向開關的緩沖吸收問題，提供 簡單可靠的解決方案。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下
通過2k個電容串聯(lián)構成T型變換器的縱軸；k個雙向可控開關單元構成T型變換器的橫 軸；雙向開關之間的節(jié)點和對應的縱軸上半部分電容的節(jié)點之間有單向整流支路，在雙向開 關之間的節(jié)點和對應的縱軸下半部分電容的節(jié)點之間是由單向開關構成從縱軸流向橫軸的單 向整流支路，與前述的整流支路的方向相反；k為正整數(shù)；緩沖單元由二極管及電容構成， 雙向開關的兩個可控開關采用反并聯(lián)二極管陽極對接的結構時，緩沖電路的兩個續(xù)流二極管 的陰極對接，且對接節(jié)點與電容的一端及向正向導通支路回送能量的二極管的陽極相連，電 容的另一端與向負向導通支路回送能量的二極管的陰極及構成雙向可控開關的兩個開關對接 節(jié)點相連；緩沖單元的五個出線端子分別與雙向可控開關的兩端及中點、單向整流支路的節(jié) 點相連；兩個續(xù)流二極管的陽極各接雙向可控開關的一端；向正向支路回送能量的二極管的 陰極接正向整流支路上二極管的陰極，向負向支路回送能量的二極管的陽極接負向整流支路 上二極管的陽極。
本發(fā)明的有益效果
采用較少的元器件，根據(jù)T型變換器的特點，構成無損型緩沖電路，在不增加系統(tǒng)復雜 性、不降低系統(tǒng)效率的情況下，解決雙向可控開關的緩沖吸收問題。


圖1為T型變換器橫軸的無損緩沖電路的應用示意圖。
圖2為T型變^l器橫軸的無損緩沖電路在雙向可控開關結構變化時的示意圖。 圖3為T型變換器橫軸的無損緩沖電路的連接示意圖。
圖4為T型變換器橫軸的無損緩沖電路的另一種連接形式示意圖。
圖5為T型變換器橫軸的無損緩沖電路采用雙電容方案的一種應用圖。
圖6為T型變換器橫軸的無損緩沖電路采用雙電容另一方案的應用圖。
具體實施例方式
結合附圖對本發(fā)明作進一步說明-
申請?zhí)柺?00810118835.1，發(fā)明名稱是多電平整流的T型變換器拓撲結構，記載的 電路如下通過電容CT,、 CT2……Cm-0、 Cn、 CB1、 CB2……C帥.,)、C股共2k個電容串聯(lián)
構成T型變換器的縱軸雙向開關S,、 S2……Sk.,、 Sk構成T型變換器的橫軸；雙向開關之 間的節(jié)點和對應的縱軸上半部分電容的節(jié)點之間有由單向開關Sii,, STl2……S"pi)構成從橫軸 流向縱軸的單向整流支路，在雙向開關之間的節(jié)點和對應的縱軸下半部分電容的節(jié)點之間是 由單向開關S^， SBi2……S，)構成從縱軸流向橫軸的單向整流支路，與前述的整流支路的方
向相反；k為正整數(shù)。
基于上述T型變換器，橫軸上的雙向可控幵關的T型變換器的無損緩沖電路有如下結構-
緩沖單元S^由二極管SniD,、 Sn,D2、 SmD3、 Smw及電容C。,構成'二極管Sw,、 S必2背靠背的連 接節(jié)點與電容C;i的一端相連，二極管Sn,w、 Sn^背靠背的連接節(jié)點與二極管S。iD,、 Sn咖背靠
背的節(jié)點相連；緩沖單元S"i的五個出線端子分別與雙向可控開關的兩端及中點、單向整流支
路的節(jié)點相連，其中二極管S^,的陽極接雙向可控開關Si的一端，雙向可控開關Si的另一端
接二極管S^2的陽極，緩沖電容C。i的一端接雙向可控開關Si中背靠背連接的開關管中點，二
極管S礎3的陰極接單向整流支路上二極管ST創(chuàng)的陰極，二極管Sniw的陽極接單向整流支路上 二極管S^i)的陰極。
雙向可控開關Sj為例進行分析，其工作過程如下
當觸發(fā)端Gu作為雙向可控開關Si的控制信號，而觸發(fā)端G。對應的開關管處于常開狀態(tài)
時當觸發(fā)端Gu輸出關斷信號時，橫軸被切斷，存儲于雜散電感的能量電流方向不能突變，
其流通路徑是二極管S^,、電容Cni、觸發(fā)端《2對應的開關管的反并聯(lián)二極管。當電容C^
的電壓被充至與電容Cn的電壓相等時，二極管S^;導通，緩沖電路的能量沿單向電路向輸出
電容進行轉移。
當觸發(fā)端Gi2作為雙向可控開關Sj的控制信號，而觸發(fā)端C i,對應的開關管處于常幵狀態(tài)
時當觸發(fā)端G。輸出關斷信號時，橫軸被切斷，存儲于雜散電感的能量電流方向不能突變，
其流通路徑是二極管S^2、電容Cni、觸發(fā)端Gn對應的開關管的反并聯(lián)二極管。當電容Cni
的電壓被充至與電容Cei的電壓相等時，二極管Sniw導通，緩沖電路的能量沿單向支路向輸出
電容進行轉移。
圖2為T型變換器的無損吸收電路在雙向可控開關結構變化時的示意圖。此時，構成雙
向可控開關單元的背靠背可控開關的對接形式發(fā)生了變化，需根據(jù)此變化，將緩沖吸收電路
中的續(xù)流二極管的方向進行變換。雙向開關Si的兩個可控開關變換對接方式，采用反并聯(lián)二
極管陰極對接的結構，緩沖電路S,中二極管S^" Sni^的對接節(jié)點由陰極變換為陽極，二極 管SnOM、 S^2的陽極對接的節(jié)點與電容《i的一端及二極管Sniw的陰極相連，電容G,的另一 端與二極管S^的陽極相連，二極管S^的陰極接單向整流支路上二極管S，i)的陰極，二極 管S。iw的陽極接單向整流支路上二極管S^i)的陽極。
圖3為無損吸收電路及其與雙向可控開關的連接示意圖。
圖4為本發(fā)明所公布的無損吸收電路在單向T型變換器的另一種應用。其工作原理與圖
1中的類似。
圖5為T型變換器橫軸的無損吸收電路采用雙電容方案的一種應用圖。此時，主電路結 構與前面的一樣，緩沖電路對組成雙向可控開關的兩只開關管分別作吸收電路。其工作過程 如下描述。
當觸發(fā)端Gu作為雙向可控開關Si的控制信號，而觸發(fā)端G。對應的開關管處于常開狀態(tài) 時當觸發(fā)端Gi,輸出關斷信號時，橫軸被切斷，存儲于雜散電感的能量電流方向不能突變，
其流通路徑是二極管^D,、電容Cni、觸發(fā)端(^對應的開關管的反并聯(lián)二極管。當電容Cn, 的電壓被充至與電容Cn的電壓相等時，二極管Sni^導通，緩沖電路的能量沿單向支路向輸出 電容進行轉移。
當觸發(fā)端G。作為雙向可控開關Si的控制信號，而觸發(fā)端G^對應的開關管處于常開狀態(tài) 時當觸發(fā)端(^輸出關斷信號時，橫軸被切斷，存儲于雜散電感的能量電流方向不能突變，
其流通路徑是二極管Sni^、電容Cm、觸發(fā)端對應的開關管的反并聯(lián)二極管。當電容C^ 的電壓被充至與電容Cei的電壓相等時，二極管Sniw導通，緩沖電路的能量沿單向支路向輸出 電容進行轉移。
圖6為T型變換器橫軸的無損吸收電路采用雙電容另一方案的應用圖。其工作原理與圖 5中的類似，緩沖電路中的環(huán)路中旁路掉了另一開關的反并聯(lián)二極管。
本發(fā)明所公布的T型變換器的無損吸收電路同樣適用于雙向T型變換器、L型升壓變換 器、L型降壓變換器、上述四種電路的衍生電路及可控支路的二極管由帶反并聯(lián)二極管的可 控開關替換構成的電路。
權利要求
1.T型變換器橫軸的無損緩沖電路，該電路基于T型變換器，其特征在于在T型變換器橫軸的雙向可控開關上的無損緩沖電路(Sni)由二極管(SniD1、SniD2、SniD3、SniD4)及一個電容(Cni)構成，雙向開關(Si)的兩個可控開關采用反并聯(lián)二極管陽極對接的結構，二極管(SniD1、SniD2)的陰極對接的節(jié)點與電容(Cni)的一端及二極管(SniD3)的陽極相連，電容(Cni)的另一端與二極管(SniD4)的陰極相連；緩沖電路(Sni)的五個出線端子分別與雙向可控開關的兩端及中點、單向整流支路的節(jié)點相連，其中二極管(SniD1)的陽極接雙向可控開關(Si)的一端，雙向可控開關(Si)的另一端接二極管(SniD2)的陽極，緩沖電容(Cni)與二極管(SniD4)的節(jié)點與可控開關(Si)中背靠背連接的開關管中點相連，二極管(SniD3)的陰極接單向整流支路上二極管(STi(2i))的陰極，二極管(SniD4)的陽極接單向整流支路上二極管(SBi(2i))的陽極。
2. 根據(jù)權利要求1所述的T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于雙向可控開關 由MOSFET、 IGBT或其他含有等效反并聯(lián)二級管的雙向可控開關拓撲構成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于雙向開關(Sj) 的兩個可控開關變換對接方式，釆用反并聯(lián)二極管陰極對接的結構時，緩沖電路(Sj)中二 極管(SniD1、 SniD2)的對接節(jié)點由陰極變換為陽極，二極管(SniD1、 SniD2)的陽極對接的節(jié) 點與電容(Cni)的一端及二極管(SniD4)的陰極相連，電容(Cni)的另一端與二極管(SniD3) 的陽極相連，二極管(SniD3)的陰極接單向整流支路上二極管(STi(2i))的陰極，二極管(SniW ) 的陽極接單向整流支路上二極管(SBi(2i))的陽極。
4. 根據(jù)權利要求1所述的T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于T型變換器橫 軸的無損緩沖電路適用于單向T型變換器、雙向T型變換器、L型升壓變換器、L型降壓變 換器、上述四種電路的衍生電路及可控支路的二極管由帶反并聯(lián)二極管的可控開關替換構成 的電路。
5. 根據(jù)權利要求1所述的T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于緩沖電路的二 極管(SniD3)的陰極與二極管(STif2i、)、 二極管(STO2，.n) ......二極管(ST1)的陰極中的任一個相連；二極管(SmD4)的陽極與二極管(SB,(2i))、 二極管(SBi(2i))……二極管(SB,)的 陽極中的任一個相連。
6. T型變換器橫軸的無損緩沖電路，該電路基于T型變換器，其特征在于橫軸上的雙 向可控開關的緩沖電路(Sni)由二極管(SniD1、 SniD2、 SniD3、 SniD4)及兩個電容(Cnil、 Cni2)構成，二極管(SniD1)的陽極與觸發(fā)極(G )對應開關管的反并聯(lián)二極管的陰極相連，二極管(Snim)的陰極與電容(Cnil)相連，電容(Cnil)的另一端與觸發(fā)極對應開關管反并聯(lián)二極管的陽極相連，二極管(SniD3)的陽極與二極管(SniD1)及電容(Cnil)的相交節(jié)點相連，二極管(SniD3)的陰極與二極管(STi(2i))的陰極相連；二極管(SniD2)的陰極與觸發(fā)極(Gi2)對應開關管的反并聯(lián)二極管的陽極相連，二極管(SniD2)的陽極與電容(Cni2)相連，電容(Cni2)的另一端與觸發(fā)極(Gi2)對應開關管的反并聯(lián)二極管的陰極相連，二極管(Sn,w)的陰極與二極管(S^m)及電容(Cni2)的相交節(jié)點相連，二極管(SniD4)的陽極與二極管(SBi(2i))的陽極相連；
7. 根據(jù)權利要求6所述的T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于雙向可控開關 由MOSFET、 IGBT或其他含有等效反并聯(lián)二級管的雙向可控開關拓撲構成。
8. 根據(jù)權利要求6所述的T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于電容(C^) 與橫軸的交點是觸發(fā)極(G,,)對應開關管反并聯(lián)二極管的陽極或者觸發(fā)極(G,2)對應開關 管的反并聯(lián)二極管的陰極；二極管(SniD2)與橫軸的交點是觸發(fā)極(Gi2)對應開關管反并聯(lián) 二極管的陽極或者觸發(fā)極(G,,)對應開關管的反并聯(lián)二極管的陰極。
9. 根據(jù)權利要求6所述的T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于T型變換器橫 軸的無損緩沖電路適用于單向T型變換器、雙向T型變換器、L型升壓變換器、L型降壓變 換器、上述四種電路的衍生電路及可控支路的二極管由帶反并聯(lián)二極管的可控開關替代構成 的電路。
全文摘要
T型變換器橫軸的無損緩沖電路，其特征在于基于T型變換器，在T型變換器橫軸的雙向可控開關上的無損緩沖電路(S_ni)由二極管(S_niD1、S_niD2、S_niD3、S_niD4)及電容(C_ni)構成，二極管(S_niD1、S_niD2)陰極對接節(jié)點與電容(C_ni)的一端及二極管(S_niD3)的陽極相連，電容(C_ni)的另一端與二極管(S_niD4)的陰極相連；二極管(S_niD1、S_niD2)的陰極對接的節(jié)點與電容(C_ni)的一端及二極管(S_niD3)的陽極相連，電容(C_ni)的另一端與二極管(S_niD4)的陰極相連；二極管(S_niD1、S_niD2)的陽極分別接雙向可控開關兩端，緩沖電容(C_ni)與二極管(S_niD4)的節(jié)點與可控開關(S_i)中背靠背連接的開關管中點相連，二極管(S_niD3、S_niD4)的陰極分別接單向整流支路上二極管(S_Ti(2i))的陰極、二極管(S_Bi(2i))的陽極。通過組合可構成用于不同結構的緩沖電路。
文檔編號H02M1/00GK101355296SQ20081022269
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者湖 孫, 張立偉, 楊中平, 飛 林, 游小杰, 王琛琛, 賀明智, 鄭瓊林, 郝瑞祥, 黃先進 申請人:北京交通大學