本發(fā)明涉及電路領域，尤其涉及一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路。

背景技術：

在電壓較高的場合，采用常見的半橋拓撲結構，需要選用高耐壓的開關器件，成本較高，開關頻率較低，開關損耗高。為改善這些問題，可采用三電平結構和串聯(lián)結構。

在直流應用時，三電平結構可以采用飛跨電容方式，但飛跨的“電容”電流應力較大，開關器件布線布局不易，可能導致應力較高。采用串聯(lián)結構時，可以使用兩組獨立的DC-DC串聯(lián)，布局容易，但在多相交錯工作時，存在母線平衡的問題。

在不采用耦合電抗時，如圖1，主要由于以下2個原因，容易導致母線不平衡：

1)實際占空比不同(驅動延時，IGBT開關速度差異)，導致流經正負母線的電流時間出現(xiàn)差異；

2)電抗的誤差(8％～25％)及IGBT壓降不同，使各個電抗的電流不同，必須采用均流措施調節(jié)占空比，最終結果是使IGBT占空比不同。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明提供了一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路。

一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路，所述電路包括：

串聯(lián)的母線電容C1、C2；

多相IGBT橋臂，所述三相IGBT橋臂分別與所述母線電容C1、C2的一端連接，同時，所述多相IGBT橋臂依次相互并聯(lián)；

多組耦合電抗，所述多組耦合電抗分別與所述多相IGBT橋臂交錯連接。

在其中一個實施例中，所述電路還包括：

串聯(lián)的電阻R1、R2，其中，所述電阻R1與所述母線電容C1連接，所述電阻R2與所述母線電容C2連接。

在其中一個實施例中，所述多相IGBT橋臂包括：

第一IGBT橋臂，包括依次串聯(lián)的IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q7、IGBT管Q8；

第二IGBT橋臂，包括依次串聯(lián)的IGBT管Q3、IGBT管Q4、IGBT管Q9、IGBT管Q10；

第三IGBT橋臂，包括依次串聯(lián)的IGBT管Q5、IGBT管Q6、IGBT管Q11、IGBT管Q12。

在其中一個實施例中，所述多組耦合電抗包括：

第一耦合電抗L1，所述第一耦合電抗L1的一端連接所述IGBT管Q5，另一端連接IGBT管Q11；

第二耦合電抗L2，所述第二耦合電抗L2的一端連接所述IGBT管Q3，另一端連接IGBT管Q9；

第三耦合電抗L3，所述第三耦合電抗L3的一端連接所述IGBT管Q2，另一端連接IGBT管Q8。

在其中一個實施例中，所述電路還包括：

第一電流傳感器ISEN，與所述第一耦合電抗L1串聯(lián)；

第二電流傳感器ISEN，與所述第二耦合電抗L1串聯(lián)；

第三電流傳感器ISEN，與所述第三耦合電抗L1串聯(lián)。

在其中一個實施例中，所述電路還包括：

母線電容C3，所述母線電容C3連接所述第一電流傳感器ISEN、第二電流傳感器ISEN和第三電流傳感器ISEN。

在其中一個實施例中，所述IGBT管Q1與Q2，Q3與Q4，Q5與Q6，Q7與Q8，Q9與Q10，Q11與Q12分別互補工作。

在其中一個實施例中，所述IGBT管Q1與Q8，Q3與Q10，Q5與Q12驅動分別相同，相位錯開120度。

在其中一個實施例中，所述IGBT管Q2與Q7，Q4與Q9，Q6與Q11驅動也分別相同，相位錯開120度。

有益效果：

本發(fā)明提供一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路，所述電路包括：串聯(lián)的母線電容C1、C2，多相IGBT橋臂，所述三相IGBT橋臂分別與所述母線電容C1、C2的一端連接，同時，所述多相IGBT橋臂依次相互并聯(lián)；多組耦合電抗，所述多組耦合電抗分別與所述多相IGBT橋臂交錯連接。為了解決交錯工作時的母線平衡問題，本發(fā)明采用耦合電抗，替代上下橋臂的電抗，使得母線能夠自動均壓；相比采用獨立電抗，其優(yōu)點在于，電感由2個變?yōu)?個，總體體積變小，成本較低；在多相交錯工作時，耦合電抗可以自動均衡母線電壓。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明運行原理和使用的技術方案，下面將對運行原理和使用的技術中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些運行例子，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術的采用普通電抗的三相串聯(lián)DCDC電路的電路原理圖。

圖2是本發(fā)明的一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路的電路原理圖。

圖3是本發(fā)明的基于耦合電抗的三相串聯(lián)的DCDC電路的電路原理圖。

圖4為本發(fā)明的一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路的驅動時序圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明運行原理中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參照圖2，一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路，所述電路包括：

串聯(lián)的母線電容C1、C2；

多相IGBT橋臂，所述三相IGBT橋臂分別與所述母線電容C1、C2的一端連接，同時，所述多相IGBT橋臂依次相互并聯(lián)；

多組耦合電抗，所述多組耦合電抗分別與所述多相IGBT橋臂交錯連接。

在其中一個實施例中，所述電路還包括：

串聯(lián)的電阻R1、R2，其中，所述電阻R1與所述母線電容C1連接，所述電阻R2與所述母線電容C2連接。

在其中一個實施例中，所述多相IGBT橋臂包括：

第一IGBT橋臂，包括依次串聯(lián)的IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q7、IGBT管Q8；

第二IGBT橋臂，包括依次串聯(lián)的IGBT管Q3、IGBT管Q4、IGBT管Q9、IGBT管Q10；

第三IGBT橋臂，包括依次串聯(lián)的IGBT管Q5、IGBT管Q6、IGBT管Q11、IGBT管Q12。

在其中一個實施例中，所述多組耦合電抗包括：

第一耦合電抗L1，所述第一耦合電抗L1的一端連接所述IGBT管Q5，另一端連接IGBT管Q11；

第二耦合電抗L2，所述第二耦合電抗L2的一端連接所述IGBT管Q3，另一端連接IGBT管Q9；

第三耦合電抗L3，所述第三耦合電抗L3的一端連接所述IGBT管Q2，另一端連接IGBT管Q8。

在其中一個實施例中，所述電路還包括：

第一電流傳感器ISEN，與所述第一耦合電抗L1串聯(lián)；

第二電流傳感器ISEN，與所述第二耦合電抗L1串聯(lián)；

第三電流傳感器ISEN，與所述第三耦合電抗L1串聯(lián)。

在其中一個實施例中，所述電路還包括：

母線電容C3，所述母線電容C3連接所述第一電流傳感器ISEN、第二電流傳感器ISEN和第三電流傳感器ISEN。

在其中一個實施例中，所述IGBT管Q1與Q2，Q3與Q4，Q5與Q6，Q7與Q8，Q9與Q10，Q11與Q12分別互補工作。

在其中一個實施例中，所述IGBT管Q1與Q8，Q3與Q10，Q5與Q12驅動分別相同，相位錯開120度。

在其中一個實施例中，所述IGBT管Q2與Q7，Q4與Q9，Q6與Q11驅動也分別相同，相位錯開120度。

在傳統(tǒng)的三相串聯(lián)DC-DC拓撲的組成中，其電路包含母線電容C1，C2；IGBT組成的橋臂，Q1～Q12(與正負母線相連的IGBT稱為外管，其他的IGBT稱為內管)；電流傳感器ISNS1～ISENS6；輸出電容C3。

交錯時，其拓撲的驅動波形如下：

1)Q1與Q2，Q3與Q4，Q5與Q6，Q7與Q8，Q9與Q10，Q11與Q12，分別互補工作；

2)Q1與Q8，Q3與Q10，Q5與Q12驅動分別相同，相位錯開120度，實現(xiàn)交錯；同樣的，Q2與Q7，Q4與Q9，Q6與Q11驅動也分別相同，相位錯開120度，實現(xiàn)交錯；

在不采用耦合電抗時，主要由于以下2個原因，容易導致母線不平衡：

1)實際占空比不同(驅動延時，IGBT開關速度差異)，導致流經正負母線的電流時間出現(xiàn)差異；

2)電抗的誤差(8％～25％)及IGBT壓降不同，使各個電抗的電流不同，必須采用均流措施調節(jié)占空比，最終結果是使IGBT占空比不同；

在采用耦合電抗時，L1代表了實際起了兩個電抗的作用。由于L1，L2，L3分別在同一磁芯上制作，兩個繞組的分別的電感量可以認為是精確相等的，但其絕對值的誤差仍存在。這樣，在理想占空比情況下，可以保證流過Q5與Q6，Q11與Q12，兩對橋臂的電流是一致的，這就避免了一個造成母線不平衡的因數(shù)。

另外各IGBT開關時，會形成如下兩種電路的狀態(tài)，如圖3所示。左邊為外管開通，內管關斷，由于耦合電抗上下變比為精確的1：1的耦合關系，可以得到輸出電壓的一半所在電位Vb/2，應為Va的一半，即Va/2。右邊為外管關斷，內管開通，同樣通過耦合電抗變比為1：1的耦合關系，可以得到輸出電壓的一半所在電位Vb/2，與節(jié)點Vmid等電位(通過IGBT及耦合電抗的繞組漏感相連)。

例如圖4，在“均壓區(qū)域”，Q12，Q5驅動有效，Q1，Q8，Q10，Q3均無效，其另外一邊的管子開通，考慮到整個拓撲的輸出端是相連的，若出現(xiàn)母線不平衡，即Vmid不為Va/2，則會有電荷從Q12，Q5及耦合電抗，所形成的虛擬中點Va/2，通過另外的橋臂及耦合電抗，轉移到母線中點Vmid，從而實現(xiàn)母線平衡。

由以上分析可知：

1)其平衡能力，取決于耦合電抗的繞組漏感，及當時的外管占空比。

2)至少需要2相電路交錯工作，才能形成平衡母線的回路。

本發(fā)明提供一種基于耦合電抗的三相串聯(lián)DCDC電路，所述電路包括：串聯(lián)的母線電容C1、C2，多相IGBT橋臂，所述三相IGBT橋臂分別與所述母線電容C1、C2的一端連接，同時，所述多相IGBT橋臂依次相互并聯(lián)；多組耦合電抗，所述多組耦合電抗分別與所述多相IGBT橋臂交錯連接。為了解決交錯工作時的母線平衡問題，本發(fā)明采用耦合電抗，替代上下橋臂的電抗，使得母線能夠自動均壓；相比采用獨立電抗，其優(yōu)點在于，電感由2個變?yōu)?個，總體體積變小，成本較低；在多相交錯工作時，耦合電抗可以自動均衡母線電壓。

以上對本發(fā)明運行原理進行了詳細介紹，上述運行原理的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。