專利名稱：多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，屬于電力電子技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在高電壓工作下，一個(gè)器件不夠，往往需要幾個(gè)器件串聯(lián)起來承受高電壓。為了解 決多管串聯(lián)時(shí)的均壓?jiǎn)栴}，現(xiàn)行辦法可歸納為四類。第一類辦法圖1(a)表示兩個(gè)逆導(dǎo)晶閘管串聯(lián)。為了使兩管均壓，在每管上并聯(lián) 了 RC阻容吸收電路。但它們會(huì)引起相當(dāng)大的損耗，尤其在電壓較高、頻率較高、di/dt及 dv/dt較大和要求均壓較好等場(chǎng)合。這是最簡(jiǎn)單的均壓辦法，效果最差。對(duì)于高頻電力電 子(如絕緣柵雙極型晶體管)等工作在高頻下的器件。圖1(a)的辦法往往是不合適的，因 為RC阻容不可能絕對(duì)無感，只能做到低感。這種微小的電感在低頻時(shí)沒有多大影響，但在 高頻時(shí)卻有顯著影響。而且高頻時(shí)阻容吸收電路的損耗較大。再則多管串聯(lián)時(shí)往往需要挑 選關(guān)斷特性相近的管子進(jìn)行配對(duì)串聯(lián)，這在制造廠不難做到，而對(duì)用戶廠需要換一個(gè)管子 時(shí)就比較困難。第二類辦法鉗位耗能辦法。如圖1(b)所示，兩只高頻電力電子管子串聯(lián)。在每 只管子兩端并接了以穩(wěn)壓管示意的穩(wěn)壓裝置。當(dāng)管子的端電壓超過穩(wěn)壓管的閾值電壓時(shí)穩(wěn) 壓管進(jìn)行鉗位，限制電壓的進(jìn)一步上升。這種辦法看起來很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上在高電壓下要組 成多個(gè)獨(dú)立的穩(wěn)壓電力電子電路卻比較復(fù)雜，而且效率也較低?；蛘咭部刹挥梅€(wěn)壓電路消 耗此能量，而將此能量充入到另外的鉗位電路中去，但充入鉗位電路的能量如何反饋回電 源，比較復(fù)雜。有些裝置將充入鉗位電路的能量用旁路電阻消耗掉，但在高頻工作下此損耗 很大。第三類辦法，控制各主開關(guān)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以達(dá)到動(dòng)態(tài)均壓，它對(duì)控制要求較高，目前 大多處于研究開發(fā)中，還不能適用于較多只隨意管子在各種工作條件下的串聯(lián)。第四類辦法，也是目前用得最多的辦法就是采用多電平、級(jí)聯(lián)式等復(fù)雜而昂貴的 主電路來解決。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)低成本實(shí)現(xiàn)均壓的 電路。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并 聯(lián)由電容和高頻變壓器線圈串聯(lián)組成的均壓電路，使η只高頻電力電子開關(guān)穩(wěn)態(tài)均壓；在 每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上接入由二極管和鉗位電容組成的鉗位電路，利用鉗位電容在動(dòng)態(tài) 時(shí)吸納過壓電荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓鉗位，并在穩(wěn)態(tài)時(shí)通過高頻變壓器線圈將動(dòng)態(tài)時(shí)吸納的過 壓電荷釋放到電源。具體技術(shù)方案如下方案1 [0010]多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是η個(gè)串聯(lián)連接的高頻電 力電子開關(guān)與負(fù)載R串聯(lián)以后并接在電源兩端，電源的兩端并聯(lián)電容C，負(fù)載R上反并二極 管D，在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容Cl和高頻變壓器線圈Lm串聯(lián)組成的均壓電 路，η個(gè)高頻變壓器線圈Lm匝數(shù)相等而且繞在同一高頻鐵芯上，η≥2，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)均壓；在每個(gè)高頻變壓器線圈Lm兩端并接由二極管D1和鉗位電容C2組成的串聯(lián)電路， 其中，在與第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)并接的串聯(lián)電路的二極管Dl兩端并聯(lián)一只輔助電子 開關(guān)G，輔助電子開關(guān)G與高頻電力電子開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。在相鄰串聯(lián)電路的二極管Dl與鉗 位電容C2的連接點(diǎn)之間接入二極管D2，下一級(jí)二極管D2的陰極接到上一級(jí)二極管D2的陽(yáng) 極，通過二極管D2在高頻電力電子開關(guān)開通期間將動(dòng)態(tài)時(shí)充入除第一只以外的η-1只鉗位 電容C2中的電荷全部匯集到并接在第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)的鉗位電容C2中，利用鉗位 電容C2、二極管Dl和電容Cl的串聯(lián)電路鉗位，在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，并在 穩(wěn)態(tài)時(shí)通過高頻變壓器線圈Lm將動(dòng)態(tài)時(shí)吸納的過壓電荷釋放到電源。方案1的進(jìn)一步特征是，在電源兩端并聯(lián)由η個(gè)倍壓整流電路串聯(lián)組成的能量反 饋電路，每個(gè)倍壓整流電路包括兩個(gè)串聯(lián)的二極管Dm、兩個(gè)串聯(lián)的電容Cm以及與高頻變壓 器線圈Lm耦合的高頻變壓器副邊線圈Lm'，高頻變壓器副邊線圈Lm'的一端與兩個(gè)串聯(lián) 的二極管Dm的連接點(diǎn)相連，另一端與兩個(gè)串聯(lián)的電容Cm的連接點(diǎn)相連。方案1的又一個(gè)進(jìn)一步特征是，將串聯(lián)連接的η個(gè)高頻電力電子開關(guān)和并接在每 個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端的電容Cl、二極管D1、鉗位電容C2和二極管D2封裝在一個(gè)模塊 中。方案2多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是η個(gè)串聯(lián)連接的高頻電 力電子開關(guān)與負(fù)載R串聯(lián)以后并接在電源兩端，電源的兩端并聯(lián)電容C，負(fù)載R上反并二極 管D，在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容Cl-I和高頻變壓器線圈Lm-I串聯(lián)組成的均 壓電路，η個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I匝數(shù)相等而且繞在同一高頻鐵芯上，η ^ 2，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)均 壓；在每個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I兩端并接由二極管D-I和鉗位電容C2_l組成的串聯(lián) 電路，在每個(gè)串聯(lián)電路的二極管Dl-I兩端分別并聯(lián)輔助電子開關(guān)G-1，輔助電子開關(guān)G-I與 高頻電力電子開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，利用電容C1-1、二極管Dl-I和鉗位電容C2-1的串聯(lián)電路鉗 位，在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，并在穩(wěn)態(tài)時(shí)通過高頻變壓器線圈Lm-I將動(dòng)態(tài) 時(shí)吸納的過壓電荷釋放到電源。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型利用鉗位電容在高頻電力電子開關(guān)動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，利用高頻變 壓器在高頻電力電子開關(guān)穩(wěn)態(tài)時(shí)釋放吸納的過壓電荷到電源，實(shí)現(xiàn)多個(gè)高頻電力電子器件 串聯(lián)時(shí)均壓。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)穩(wěn)態(tài)均壓，動(dòng)態(tài)均壓，能量 反饋。有利于降低成本和推動(dòng)高電壓、高頻率電力電子技術(shù)在工業(yè)中的發(fā)展和應(yīng)用。

圖1(a)是晶閘管串聯(lián)時(shí)用阻容吸收電路均壓。(b)是高頻電力電子開關(guān)串聯(lián)時(shí)用穩(wěn)壓電路均壓。[0021]圖2是η只高頻電力電子開關(guān)串聯(lián)時(shí)利用高頻變壓器穩(wěn)態(tài)均壓的原理電路圖。圖3(a)是通態(tài)下一只高頻電力電子開關(guān)兩端的電壓關(guān)系；(b)是斷態(tài)下一只高頻 電力電子開關(guān)兩端的電壓關(guān)系。圖4是本實(shí)用新型方案1電路的第一種具體實(shí)例電路圖。圖5是本實(shí)用新型方案1電路的第二種具體實(shí)例電路圖。圖6是本實(shí)用新型方案1電路的第三種具體實(shí)例電路圖。圖7是本實(shí)用新型方案2電路的一種具體實(shí)例電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型電路穩(wěn)態(tài)均壓的理論基礎(chǔ)參見圖2、圖3，圖2中在η個(gè)串聯(lián)連接的高 頻電力電子開關(guān)Kl、Κ2、... Kn的每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容Cl和高頻變壓器線 圈Lm串聯(lián)的電路，η個(gè)高頻電力電子開關(guān)ΚΙ、Κ2、. . . Kn導(dǎo)通時(shí)，每個(gè)高頻電力電子開關(guān)的 端電壓Uk近于零Uk = Ucl+ULffl ^ 0。此時(shí)每個(gè)電容上的電壓Ucl必定與跟它相串聯(lián)的高頻 變壓器線圈的電壓隊(duì)m相等而相反，如圖3(a)所示。由于各高頻變壓器線圈的電壓皆相等，Uurl = ULm_2 =…=ULm_n,故各電容上的電壓也必然相等。UCh = UC1_2 =…=Ucl_n。η個(gè)高頻電力電子開關(guān)關(guān)斷時(shí)，Uk =隊(duì)1+隊(duì) 1各個(gè)高頻電力電子開關(guān)上的電容電壓 Ucl不會(huì)很快改變，它們?nèi)匀换鞠嗟?。與之相串聯(lián)的各高頻變壓器線圈的電壓隊(duì)m也因在 同一變壓器上而相等，但極性與電容電壓極性相同，如圖3(b)所示。于是各高頻電力電子 開關(guān)的端電壓也相等，Uki = Uk2 =…=Um,即各高頻電力電子開關(guān)得以均壓。本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)均壓的關(guān)鍵是利用鉗位電容在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，利用高頻變 壓器線圈在穩(wěn)態(tài)時(shí)釋放此電荷到電源。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。下述具體實(shí)施例用來解釋說明本實(shí)用新 型，而不是對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí) 用新型作出的任何修改和改變，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。方案1 參照?qǐng)D4，多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，η個(gè)串聯(lián)連接的高頻電 力電子開關(guān)ΚΙ、Κ2、. . . Kn與負(fù)載R串聯(lián)以后并接在電源Ud兩端，電源的兩端并聯(lián)電容C， 負(fù)載R上反并二極管D，在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容Cl和高頻變壓器線圈Lm串 聯(lián)組成的均壓電路，η個(gè)高頻變壓器線圈Lm匝數(shù)相等而且繞在同一高頻鐵芯上，η彡2，實(shí) 現(xiàn)穩(wěn)態(tài)均壓；在每個(gè)高頻變壓器線圈Lm兩端并接由二極管Dl和鉗位電容C2組成的串聯(lián)電路， 其中，在與第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)Kl并接的串聯(lián)電路的二極管Dl兩端并聯(lián)一只輔助電 子開關(guān)G，輔助電子開關(guān)G與高頻電力電子開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。在相鄰串聯(lián)電路的二極管Dl與 鉗位電容C2的連接點(diǎn)之間接入二極管D2，下一級(jí)二極管D2的陰極接到上一級(jí)二極管D2的 陽(yáng)極，通過二極管D2在高頻電力電子開關(guān)開通期間將動(dòng)態(tài)時(shí)充入除第一只以外的η-1只鉗 位電容C2中的電荷全部匯集到并接在第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)Kl的鉗位電容C2中，利用 鉗位電容C2、二極管Dl和電容Cl的串聯(lián)電路鉗位，在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓， 并在穩(wěn)態(tài)時(shí)通過高頻變壓器線圈Lm將動(dòng)態(tài)時(shí)吸納的過壓電荷釋放到電源。二極管Dl、輔助電子開關(guān)G的極性要滿足這樣充放電的要求。工作原理(一 )關(guān)斷過程當(dāng)高頻電力電子開關(guān)Kl上有過電壓產(chǎn)生時(shí)，利用與高頻電力電子開關(guān)Kl相對(duì)應(yīng) 的二極管D1、鉗位電容C2和電容Cl的串聯(lián)電路對(duì)高頻電力電子開關(guān)Kl進(jìn)行鉗位。與第一 只高頻電力電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的二極管Dl開通，與其對(duì)應(yīng)的電容Cl、鉗位電容C2被充電，被充 電的電容Cl、鉗位電容C2限制了高頻電力電子開關(guān)Kl兩端電壓的上升，使得高頻電力電子 開關(guān)Kl兩端電壓始終鉗位在額定工作電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓。充進(jìn)與第一只高頻電力電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的電容Cl、鉗位電容C2的能量必須要釋放 出來。第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的鉗位電容C2上的能量通過輔助電子開關(guān)G向?qū)?yīng) 的高頻變壓器線圈Lm釋放，使得與第一只高頻電力電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的高頻變壓器線圈Lm兩 端的電壓升高，由于η個(gè)高頻變壓器線圈Lm匝數(shù)相等而且繞在同一高頻鐵芯上，所以其他 η-1個(gè)高頻變壓器線圈Lm兩端的電壓都升高，通過η個(gè)高頻變壓器線圈Lm與η個(gè)電容Cl 的串聯(lián)將鉗位時(shí)吸收的能量反饋到并聯(lián)在電源兩端的電容C中。同時(shí)η個(gè)電容Cl與η個(gè) 高頻變壓器線圈Lm總電壓之和大于η個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端的電壓之和，高出的這部分 能量將釋放到并聯(lián)在電源兩端的電容C中，實(shí)現(xiàn)能量反饋。當(dāng)其他η-1只高頻電力電子開關(guān)上有過電壓產(chǎn)生時(shí)，高頻電力電子開關(guān)Κ2…Kn上 電壓高于與其對(duì)應(yīng)的電容Cl加鉗位電容C2上的電壓時(shí)，高頻電力電子開關(guān)Κ2…Kn各自對(duì) 應(yīng)的二極管Dl導(dǎo)通，各自對(duì)應(yīng)的電容Cl、鉗位電容C2開始被充電，被充電的電容Cl上能 量的釋放與Kl關(guān)斷時(shí)能量釋放原理相同，此處不再過多描述。被充電的鉗位電容C2上能 量的釋放通過二極管D2在高頻電力電子開關(guān)開通期間將除第一只以外的η-1只鉗位電容 C2中的電荷全部匯集到并接在第一個(gè)電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的鉗位電容C2中，再由第一個(gè)電子開 關(guān)對(duì)應(yīng)的鉗位電容C2進(jìn)行釋放，此時(shí)能量釋放的原理與Kl關(guān)斷時(shí)的鉗位電容C2能量釋放 原理相同，此處不再過多描述。(二)開通過程開通時(shí)同樣會(huì)出現(xiàn)各高頻電力電子開關(guān)承受電壓不均問題。鉗位電路同樣會(huì)限制 開通過程中的高頻電力電子開關(guān)電壓不超過額定值。方案1的進(jìn)一步特征，參照?qǐng)D5，在電源Ud兩端并聯(lián)由η個(gè)倍壓整流電路串聯(lián)組成 的能量反饋的電路，每個(gè)倍壓整流電路包括兩個(gè)串聯(lián)的二極管Dm、兩個(gè)串聯(lián)的電容Cm以及 與高頻變壓器線圈Lm耦合的高頻變壓器副邊線圈Lm'，高頻變壓器副邊線圈Lm'的一端 與兩個(gè)串聯(lián)的二極管Dm的連接點(diǎn)相連，另一端與兩個(gè)串聯(lián)的電容Cm的連接點(diǎn)相連。當(dāng)η個(gè)高頻電力電子開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，其動(dòng)態(tài)均壓原理與圖4相同，但動(dòng)態(tài)時(shí) 鉗位電容吸納的過壓電荷可通過高頻變壓器副邊線圈Lm'和倍壓整流電路釋放到電源Ud 中。為了減少連接線分布電感的影響，可將串聯(lián)連接的η個(gè)高頻電力電子開關(guān)Κ1、 Κ2、···Κη和并接在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端的電容Cl、二極管D1、鉗位電容C2和二極管 D2封裝在一個(gè)模塊中。如果直接連接在模塊內(nèi)部的鉗位電容容量不夠大，可如圖6所示，在 每個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端分別再并聯(lián)由二極管D1’、鉗位電容C2’和電容Cl’的串聯(lián)電 路，將該串聯(lián)電路與η個(gè)高頻電力電子開關(guān)Κ1、Κ2、…Kn裝在一個(gè)模塊中，將每個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端電容Cl’的負(fù)極分別與各自對(duì)應(yīng)開關(guān)兩端的電容Cl的負(fù)極相連，將第一個(gè) 高頻電力電子開關(guān)Kl對(duì)應(yīng)的二極管D1’的陰極與二極管Dl的陰極相連，在相鄰的二極管 D1’與鉗位電容C2’的連接點(diǎn)之間接入二極管D2’，下一級(jí)二極管D2’的陰極接到上一級(jí)二 極管D2’的陽(yáng)極。為了進(jìn)一步減少連接線分布電感的影響，還可采用在第一個(gè)高頻電力電 子開關(guān)Kl對(duì)應(yīng)的二極管D1’的陰極與二極管Dl的陰極相連的連接線上串聯(lián)電阻r。當(dāng)η個(gè)高頻電力電子開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，其穩(wěn)態(tài)均壓、動(dòng)態(tài)均壓與能量反饋原理 與圖4相同。方案2 參見圖7，多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，η個(gè)串聯(lián)連接的高頻電 力電子開關(guān)K1、K2、... Kn與負(fù)載R串聯(lián)以后并接在電源Ud兩端，電源的兩端并聯(lián)電容C，負(fù) 載R上反并二極管D，在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容Cl-I和高頻變壓器線圈Lm-I 串聯(lián)組成的均壓電路，η個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I匝數(shù)相等而且繞在同一高頻鐵芯上，η彡2， 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)均壓；在每個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I兩端并接由二極管Dl-I和鉗位電容C2_l組成的串 聯(lián)電路，在每個(gè)串聯(lián)電路的二極管Dl-I兩端分別并聯(lián)輔助電子開關(guān)G-I，輔助電子開關(guān)G-I 與高頻電力電子開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，這樣的電路使得高頻電力電子開關(guān)在關(guān)斷時(shí)可能出現(xiàn)的過 電壓會(huì)被電容C1-1、二極管D1-1、鉗位電容C2-1的串聯(lián)電路鉗位，在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷， 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，鉗位時(shí)充入的電荷會(huì)在穩(wěn)態(tài)時(shí)經(jīng)過輔助電子開關(guān)G-I釋放，并在穩(wěn)態(tài)時(shí)通 過高頻變壓器線圈Lm-I將動(dòng)態(tài)時(shí)吸納的過壓電荷釋放到電源。二極管Dl-I、輔助電子開關(guān) G-I的極性要滿足這樣充放電的要求。工作原理(一)關(guān)斷過程當(dāng)高頻電力電子開關(guān)Kl上有過電壓產(chǎn)生時(shí)，利用與高頻電力電子開關(guān)Kl相對(duì)應(yīng) 的二極管D1-1、鉗位電容C2-1和電容Cl-I組成的串聯(lián)電路對(duì)高頻電力電子開關(guān)Kl進(jìn)行鉗 位。與第一只高頻電力電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的二極管Dl-I開通，與其對(duì)應(yīng)的電容C1-1、鉗位電容 C2-1被充電，被充電的電容Cl-I、鉗位電容C2-1限制了高頻電力電子開關(guān)Kl兩端電壓的 上升，使得高頻電力電子開關(guān)Kl兩端電壓始終鉗位在額定工作電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓。充進(jìn)與第一只高頻電力電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的電容C1-1、鉗位電容C2-1的能量必須要 釋放出來。第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端的鉗位電容C2-1上的能量通過與其對(duì)應(yīng)的輔助 電子開關(guān)G-I向?qū)?yīng)的高頻變壓器線圈Lm-I釋放，使得與第一只高頻電力電子開關(guān)對(duì)應(yīng)的 高頻變壓器線圈Lm-I兩端的電壓升高，由于η個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I匝數(shù)相等而且繞在 同一高頻鐵芯上，所以其他η-1個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I兩端的電壓都升高，通過η個(gè)高頻 變壓器線圈Lm-I與η個(gè)電容Cl-I的串聯(lián)將鉗位時(shí)吸收的能量反饋到并聯(lián)在電源兩端的電 容C中。同時(shí)η個(gè)電容Cl-I與η個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I總電壓之和大于η個(gè)高頻電力電 子開關(guān)兩端的電壓之和，高出的這部分能量將釋放到并聯(lián)在電源兩端的電容C中，實(shí)現(xiàn)能 量反饋。當(dāng)其他η-1只高頻電力電子開關(guān)上有過電壓產(chǎn)生時(shí)，高頻電力電子開關(guān)Κ2. . . Kn 上電壓高于與其對(duì)應(yīng)的電容Cl-I加鉗位電容C2-1上的電壓時(shí)，高頻電力電子開關(guān)Κ2. . . Kn 各自對(duì)應(yīng)的二極管Dl-I導(dǎo)通，各自對(duì)應(yīng)的電容C1-1、鉗位電容C2-1開始被充電，被充電的電容C1-1、鉗位電容C2-1上能量的釋放與Kl關(guān)斷時(shí)能量釋放原理相同，此處不再過多描 述。( 二)開通過程開通時(shí)同樣會(huì)出現(xiàn)各高頻電力電子開關(guān)承受電壓不均問題。鉗位電路同樣會(huì)限制 開通過程中的高頻電力電子開關(guān)電壓不超過額定值。
權(quán)利要求多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是n個(gè)串聯(lián)連接的高頻電力電子開關(guān)(K1、K2、…Kn)與負(fù)載R串聯(lián)以后并接在電源(Ud)兩端，電源的兩端并聯(lián)電容C，負(fù)載R上反并二極管D，在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容C1和高頻變壓器線圈Lm串聯(lián)組成的均壓電路，n個(gè)高頻變壓器線圈Lm匝數(shù)相等而且繞在同一高頻鐵芯上，n≥2，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)均壓；在每個(gè)高頻變壓器線圈Lm兩端并接由二極管D1和鉗位電容C2組成的串聯(lián)電路，其中，在與第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)(K1)并接的串聯(lián)電路的二極管D1兩端并聯(lián)一只輔助電子開關(guān)G，輔助電子開關(guān)G與高頻電力電子開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通。在相鄰串聯(lián)電路的二極管D1與鉗位電容C2的連接點(diǎn)之間接入二極管D2，下一級(jí)二極管D2的陰極接到上一級(jí)二極管D2的陽(yáng)極，通過二極管D2在高頻電力電子開關(guān)開通期間將動(dòng)態(tài)時(shí)充入除第一只以外的n 1只鉗位電容C2中的電荷全部匯集到并接在第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)(K1)的鉗位電容C2中，利用鉗位電容C2、二極管D1和電容C1的串聯(lián)電路鉗位，在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，并在穩(wěn)態(tài)時(shí)通過高頻變壓器線圈Lm將動(dòng)態(tài)時(shí)吸納的過壓電荷釋放到電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是在 電源(Ud)兩端并聯(lián)由η個(gè)倍壓整流電路串聯(lián)組成的能量反饋電路，每個(gè)倍壓整流電路包括 兩個(gè)串聯(lián)的二極管Dm、兩個(gè)串聯(lián)的電容Cm以及與高頻變壓器線圈Lm耦合的高頻變壓器副 邊線圈Lm'，高頻變壓器副邊線圈Lm'的一端與兩個(gè)串聯(lián)的二極管Dm的連接點(diǎn)相連，另一 端與兩個(gè)串聯(lián)的電容Cm的連接點(diǎn)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是將 串聯(lián)連接的η個(gè)高頻電力電子開關(guān)(Κ1、Κ2、···Κη)和并接在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端的 電容Cl、二極管D1、鉗位電容C2和二極管D2封裝在一個(gè)模塊中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是每 個(gè)高頻電力電子開關(guān)兩端分別再并聯(lián)由二極管D1’、鉗位電容C2’和電容Cl’的串聯(lián)電路， 將該串聯(lián)電路與η個(gè)高頻電力電子開關(guān)(Κ1、Κ2、…Kn)裝在一個(gè)模塊中，將每個(gè)高頻電力 電子開關(guān)兩端電容Cl’的負(fù)極分別與各自對(duì)應(yīng)開關(guān)兩端的電容Cl的負(fù)極相連，將第一個(gè)高 頻電力電子開關(guān)(Kl)對(duì)應(yīng)的二極管D1’的陰極與二極管Dl的陰極相連，在相鄰的二極管 D1’與鉗位電容C2’的連接點(diǎn)之間接入二極管D2’，下一級(jí)二極管D2’的陰極接到上一級(jí)二 極管D2’的陽(yáng)極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是在 第一個(gè)高頻電力電子開關(guān)(Kl)對(duì)應(yīng)的二極管D1’的陰極與二極管Dl的陰極相連的連接線 上串聯(lián)電阻r。
6.多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，其特征是η個(gè)串聯(lián)連接的高頻電力 電子開關(guān)(Κ1、Κ2、…Kn)與負(fù)載R串聯(lián)以后并接在電源(Ud)兩端，電源的兩端并聯(lián)電容 C，負(fù)載R上反并二極管D，在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容Cl-I和高頻變壓器線圈 Lm-I串聯(lián)組成的均壓電路，η個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I匝數(shù)相等而且繞在同一高頻鐵芯上， η≥2，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)均壓；在每個(gè)高頻變壓器線圈Lm-I兩端并接由二極管D-I和鉗位電容C2-1組成的串聯(lián)電 路，在每個(gè)串聯(lián)電路的二極管Dl-I兩端分別并聯(lián)輔助電子開關(guān)G-1，輔助電子開關(guān)G-I與高 頻電力電子開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，利用電容C1-1、二極管Dl-I和鉗位電容C2-1的串聯(lián)電路鉗位，在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，并在穩(wěn)態(tài)時(shí)通過高頻變壓器線圈Lm-I將動(dòng)態(tài)時(shí)吸 納的過壓電荷釋放到電源。
專利摘要本實(shí)用新型公開的多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)實(shí)現(xiàn)均壓的電路，采用在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)上并聯(lián)由電容和高頻變壓器線圈串聯(lián)組成的均壓電路，使n只高頻電力電子開關(guān)穩(wěn)態(tài)均壓；在每個(gè)高頻電力電子開關(guān)接入由二極管和鉗位電容組成的鉗位電路，利用鉗位電容在動(dòng)態(tài)時(shí)吸納過壓電荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，并在穩(wěn)態(tài)時(shí)通過高頻變壓器將動(dòng)態(tài)時(shí)吸納的過壓電荷釋放到電源。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)高頻電力電子器件串聯(lián)時(shí)穩(wěn)態(tài)均壓、動(dòng)態(tài)均壓和能量反饋。有利于降低成本和推動(dòng)高電壓、高頻率、高功率電力電子技術(shù)在工業(yè)中的發(fā)展和應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02M3/06GK201674394SQ20102018020
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者汪槱生, 盛況 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)