專利名稱：零電壓零電流三電平直流變換器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種零電壓零電流三電平直流變換器電路，該電路可用于直流開關(guān)電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
三電平技術(shù)是電力電子技術(shù)的熱門技術(shù)。在電力電子應用中，受到器件電壓定額的影響，電路中不可避免采用器件串聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，為了解決器件串聯(lián)的靜態(tài)、動態(tài)均壓問題必須附加均壓電路。三電平直流變換器的研究始于1992年，該類型電路廣泛應用于高壓直流變換領(lǐng)域，中國專利200610096757是該類技術(shù)之一。目前，含有單組直流變換器含有4個開關(guān)器件的三電平直流變換器由于結(jié)構(gòu)簡單而得到了廣泛的應用，但該類電路存在2個主要問題:其一，原邊的鉗位電路造成電路結(jié)構(gòu)復雜；其二，滯后橋臂軟開關(guān)實現(xiàn)困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的三電平直流變換器電路結(jié)構(gòu)復雜、滯后橋臂軟開關(guān)實現(xiàn)困難的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種零電壓零電流三電平直流變換器電路。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案:零電壓零電流三電平 直流變換器電路，包括變壓器原邊電路和變壓器副邊電路，所述變壓器原邊電路與直流輸入電源連接，所述變壓器副邊電路與直流輸出端連接，其特殊之處在于:所述變壓器原邊電路包括第一輸入電容Cinl、第二輸入電容Cin2、第一自關(guān)斷器件S1、第二自關(guān)斷器件S2、第三自關(guān)斷器件S3、第四自關(guān)斷器件S4、第三二極管D3、第四二極管D4、隔直電容以及變壓器原邊繞組 ；ρ，所述第一自關(guān)斷器件S1的集電極、第一輸入電容Cinl的一端以及直流輸入電源的正極連接于I節(jié)點，所述第一輸入電容Cinl的另一端、第二自關(guān)斷器件S2的發(fā)射極、第三二極管D3的陽極以及第二輸入電容Cin2的一端連接于2節(jié)點，所述第二輸入電容Cin2的另一端、第四自關(guān)斷器件S4的發(fā)射極以及直流輸入電源的負極連接于3節(jié)點，所述第一自關(guān)斷器件S1的發(fā)射極、第二自關(guān)斷器件S2的集電極以及隔直電容的一端連接于4節(jié)點，所述第三自關(guān)斷器件S3的集電極和第三二極管D3的陰極連接于5節(jié)點，所述第三自關(guān)斷器件S3的發(fā)射極、第四二極管D4的陽極以及變壓器原邊繞組Tip的一端連接于6節(jié)點，所述第四自關(guān)斷器件S4的集電極以及第四二極管D4的陰極連接于7節(jié)點，所述變壓器原邊繞組Tip的另一端和隔直電容的另一端連接于8節(jié)點，所述第一自關(guān)斷器件S1的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管D1和電容C1，所述第二自關(guān)斷器件S2的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管D2和電容C2。上述變壓器副邊電路包括第一副邊繞組Trel、第二副邊繞組Τ 2、第一二極管Dtjl、第一二極管D&、電容C。以及輸出電感L。。
所述第一副邊繞組Tm —端、第一二極管Dtjl的陽極連接于9節(jié)點，所述第一副邊繞組I；sl —端、第二副邊繞組Τ 2的一端、電容C。的一端以及直流輸出端的負極連接于10節(jié)點。第二副邊繞組Tre2的另一端以及第一二極管Dtj2的陽極連接于11節(jié)點，第一二極管D01的陰極以及輸出電感L0的一端連接于12節(jié)點，所述輸出電感L。的另一端、電容C。的另一端以及直流輸出端的正極連接于13節(jié)點。
上述變壓器副邊電路包括副邊繞組、第五二極管Dtj5、第六二極管Dtj6、第七二極管Dtj7、第八二極管Dtj8、輸出電容Ctjutl以及第一輸出電感Ltjl,所述副邊繞組的一端、第五二極管Dtj5的陽極以及第六二極管Dtj6的陰極連接于14節(jié)點，所述副邊繞組的另一端、第七二極管Dtj7的陽極以及第八二極管Dtj8的陰極連接于15節(jié)點，所述第五二極管D05的陰極、第七二極管Dtj7的陰極以及第一輸出電感Ltjl的一端連接于16節(jié)點,所述第一輸出電感Ltjl的另一端以及直流輸出端的正極連接于17節(jié)點,所述第六二極管Dtj6的陽極、第八二極管Dtj8的陽極、輸出電容Cratl的一端以及直流輸出端的負極連接于18節(jié)點。本發(fā)明所具有優(yōu)點:1、結(jié)構(gòu)簡單，變壓器原邊電路中沒有鉗位器件；2、器件承受電壓應力低，每個開關(guān)器件承受Vin/2的電壓應力，適用于高壓直流變換；3、控制簡單，采用成熟的移相控制方式，具有很強的實用性；4、本發(fā)明電路中采用的S1和S2為零電壓開關(guān)，S3和S4為零電流開關(guān)，電源轉(zhuǎn)換效率高。該電路可廣泛應用于高壓DC-DC變換領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的第一種電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的第二種電路結(jié)構(gòu)圖。圖3是應用在三相交流電源的實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。圖4是實施例中變換器在Vin/2k模式下導通原理圖。圖5是實施例中變換器在O模式下導通原理圖。圖6是實施例中變換器在O模式下導通原理圖。圖7是實施例中變換器在_Vin/2k模式下導通原理圖。圖8是實施例中變壓器原邊輸出波形原理示意圖。
具體實施例方式下面根據(jù)實施例詳細說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理該電路4只自關(guān)斷器件(第一自關(guān)斷器件S1、第二自關(guān)斷器件S2、第三自關(guān)斷器件S3、第四自關(guān)斷器件S4)、I個隔直電容Cf 2個阻斷二極管(第三二極管D3、第四二極管D4)、I個高頻變壓器以及輸出整流濾波單元組成。如圖1所示，變壓器副邊電路為全波整流方式。第一副邊繞組I；sl的一端與Dtjl的陽極聯(lián)接與9 ;第一副邊繞組Trel的另一端、第二副邊繞組Tre2的一端與C。的一端聯(lián)接與10 ；第二副邊繞組Tre2的另一端與Dt52的陽極聯(lián)接與11 ；D0l和Dt52的陰極與L。的一端聯(lián)接于12 ；L0的另一端與電容C。的另一端聯(lián)接于13。如圖2所示，變壓器副邊電路為全橋整流方式。副邊繞組的一端、Dtj6的陰極與D05的陽極聯(lián)接與14 ；Trsl副邊繞組的另一端、Dt57的陽極與D08的陰極聯(lián)接與15 ；Do5和Do7的陰極與Ltjl的一端聯(lián)接于16 ；L0l的另一端、C0的一端聯(lián)接于17 ；Do6和D08的陰極與C。的另一端聯(lián)接于18。實施例:本例是采用零電壓零電流三電平直流變換器的開關(guān)電源。參見圖3，三相交流電源經(jīng)過二極管整流電路Dinl-Din6變成直流，直流側(cè)正極經(jīng)過電感Lin與所述電路的I端聯(lián)接；直流側(cè)的負極與所述電路的3端相連。經(jīng)過控制兩端電壓可控制為Vin/2，其主要工作狀態(tài)簡述如下:參見圖4，開關(guān)Sp S4導通，變壓器I；原邊繞組兩端承受的電壓為Vin/2 ;變壓器副邊輸出Vin/2k電平。輸入通過Dtjl和輸出濾波單兀給負載供電。參見圖5，開關(guān)S1關(guān)斷，變壓器I；原邊繞組兩端承受的電壓為O ;變壓器副邊輸出O電平，副邊處于續(xù)流階段。D2導通，此時S2為零電壓開通。參見圖6，開關(guān)S4關(guān)斷，變壓器I；原邊繞組兩端承受的電壓為O ;變壓器副邊輸出O電平，副邊處于續(xù)流階段。此時，變壓器原邊電流降為0，S4零電流關(guān)斷。參見圖7，開關(guān)S3導通，變壓器I；原邊繞組兩端承受的電壓為_Vin/2 ;變壓器副邊輸出_Vin/2k電平。上的儲能通過Dtj2和輸出濾波單元給負載供電。參見圖8，為變壓器原邊電壓、電流波形。
權(quán)利要求
1.零電壓零電流三電平直流變換器電路，包括變壓器原邊電路和變壓器副邊電路，所述變壓器原邊電路與直流輸入電源連接，所述變壓器副邊電路與直流輸出端連接，其特征在于: 所述變壓器原邊電路包括第一輸入電容Cinl、第二輸入電容Cin2、第一自關(guān)斷器件S1、第二自關(guān)斷器件S2、第三自關(guān)斷器件S3、第四自關(guān)斷器件S4、第三二極管D3、第四二極管D4、隔直電容以及變壓器原邊繞組Tip, 所述第一自關(guān)斷器件S1的集電極、第一輸入電容Cinl的一端以及直流輸入電源的正極連接于I節(jié)點，所述第一輸入電容Cinl的另一端、第二自關(guān)斷器件S2的發(fā)射極、第三二極管D3的陽極以及第二輸入電容Cin2的一端連接于2節(jié)點,所述第二輸入電容Cin2的另一端、第四自關(guān)斷器件S4的發(fā)射極以及直流輸入電源的負極連接于3節(jié)點，所述第一自關(guān)斷器件S1的發(fā)射極、第二自關(guān)斷器件S2的集電極以及隔直電容的一端連接于4節(jié)點，所述第三自關(guān)斷器件S3的集電極和第三二極管D3的陰極連接于5節(jié)點，所述第三自關(guān)斷器件S3的發(fā)射極、第四二極管D4的陽極以及變壓器原邊繞組Tip的一端連接于6節(jié)點，所述第四自關(guān)斷器件S4的集電極以及第四二極管D4的陰極連接于7節(jié)點，所述變壓器原邊繞組 ；ρ的另一端和隔直電容的另一端連接于8節(jié)點， 所述第一自關(guān)斷器件S1的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管D1和電容C1，所述第二自關(guān)斷器件S2的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管D2和電容C2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零電壓零電流三電平直流變換器電路，其特征在于:所述變壓器副邊電路包括第一副邊繞組I；sl、第二副邊繞組Τ 2、第一二極管Dtjl、第一二極管Dtj2、電容C。以及輸出電感L。。
所述第一副邊繞組I；sl —端、第一二極管Dtjl的陽極連接于9節(jié)點，所述第一副邊繞組Trsl 一端、第 二副邊繞組Tre2的一端、電容C。的一端以及直流輸出端的負極連接于10節(jié)點。第二副邊繞組I；s2的另一端以及第一二極管Dtj2的陽極連接于11節(jié)點，第一二極管Dtjl的陰極以及輸出電感L。的一端連接于12節(jié)點，所述輸出電感L。的另一端、電容C。的另一端以及直流輸出端的正極連接于13節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零電壓零電流三電平直流變換器電路，其特征在于:所述變壓器副邊電路包括副邊繞組Tre、第五二極管Dtj5、第六二極管Dtj6、第七二極管Dtj7、第八二極管Dtj8、輸出電容Cratl以及第一輸出電感Ltjl, 所述副邊繞組的一端、第五二極管Dtj5的陽極以及第六二極管Dtj6的陰極連接于14節(jié)點，所述副邊繞組的另一端、第七二極管D07的陽極以及第八二極管Dtj8的陰極連接于15節(jié)點，所述第五二極管Dtj5的陰極、第七二極管Dtj7的陰極以及第一輸出電感Ltjl的一端連接于16節(jié)點，所述第一輸出電感Ltjl的另一端以及直流輸出端的正極連接于17節(jié)點,所述第六二極管D06的陽極、第八二極管Dtj8的陽極、輸出電容Cwtl的一端以及直流輸出端的負極連接于18節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明涉及零電壓零電流三電平直流變換器電路，包括變壓器原邊電路和變壓器副邊電路，自關(guān)斷器件S1的集電極、輸入電容Cin1的一端以及電源正極連接，Cin1的另一端、自關(guān)斷器件S2的發(fā)射極、D3的陽極以及Cin2的一端連接，Cin2的另一端、S4的發(fā)射極以及電源負極連接，S1的發(fā)射極、S2的集電極以及CBL的一端連接，自關(guān)斷器件S3的集電極和D3的陰極連接，S3的發(fā)射極、D4的陽極以及變壓器原邊繞組Trp的一端連接，S4的集電極以及D4的陰極連接，Trp的另一端和電容CBL的另一端連接，S1的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管D1和電容C1，S2的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)有D2和電容C2。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)復雜的技術(shù)問題，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，變壓器原邊電路中沒有鉗位器件。
文檔編號H02M3/315GK103151931SQ20131003628
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者石勇 申請人:西安愛科賽博電氣股份有限公司