一种基于有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路的制作方法

本实用新型涉及一种基于有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路，属于电学领域。

背景技术：

逆变器是应用功率半导体器件将直流电变换成交流电以供交流负载使用的功率变换装置。输出交流负载与输入直流电源间有高频电气隔离的逆变器，称为高频链逆变器。高频链单级逆变器(HFL-SSI)通过由双向开关管构成的周波变换器直接将变压副边的高频交流电压转变成低频交流电压，相比与两级式逆变器具有单级功率转换、无直流滤波电路、双向功率流动等优点。倍流型HFL-SSI输出端有两个滤波电感，副边只需要单个变压器绕组且绕组电流应力低。但是HFL-SSI的边双向开关管在换流死区期间没有流动通路，导致漏感与滤波电感电流突变，进而引起高的电压应力与能量损耗。

技术实现要素：

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种基于有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路。

技术方案：本实用新型提供的一种基于有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路，其特征在于：包括半桥逆变电路、副边整流电路、有源钳位电路、变压器；

所述半桥逆变电路包括开关管Sa、开关管Sb、电容Ca、电容Cb、直流输入电源Vdc；所述开关管Sa的源极和开关管Sb的漏极连接，并与电容Ca和电容Cb的串联电路并联，并联电路两端分别与直流输入电源Vdc的正极和负极连接；

所述副边整流电路包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、滤波电感Lf1、滤波电感Lf2；所述开关管S1的源极和开关管S2的源极连接，所述开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接，所述开关管S3的源极和开关管S4的源极连接，所述开关管S1的漏极与滤波电感Lf1连接，所述开关管S4的漏极与滤波电感Lf2连接，滤波电感Lf1和滤波电感Lf2串联；

所述半桥逆变电路、副边整流电路通过变压器连接；

所述变压器包括一个初级线圈、一个次级线圈、以及副边漏感Lk1和副边漏感Lk2；变压器的初级线圈一端连接于开关管Sa的源极和开关管Sb的漏极之间，另一端连接于电容Ca和电容Cb之间；变压器的次级线圈一端与副边漏感Lk1连接，另一端与副边漏感Lk2连接，副边漏感Lk1连接于开关管S1的漏极与滤波电感Lf1之间，副边漏感Lk2连接于开关管 S4的漏极与滤波电感Lf2之间；

所述有源钳位电路包括钳位开关管SC1、钳位开关管SC2、钳位开关管SC3、钳位开关管SC4、钳位二极管D1、钳位二极管D2、钳位电容Cc；所述钳位开关管SC1的源极与钳位开关管SC2的漏极连接，所述钳位开关管SC3的源极与钳位开关管SC4的漏极连接；所述开关管SC1的漏极、开关管SC3的漏极、二极管D1的阴极和电容Cc一端连接；所述开关管SC2的源极、开关管SC4的源极、二极管D2的阳极和电容Cc的另一端连接；钳位二极管D1的阳极、钳位二极管D2的阴极连接，并与滤波电感L一端连接；钳位开关管SC1的源极与钳位开关管SC2的漏极之间与开关管S1的漏极与滤波电感Lf1之间连接；所述钳位开关管SC3的源极与钳位开关管SC4的漏极之间与开关管S4的漏极与滤波电感Lf2之间连接；

滤波电感Lf1和滤波电感Lf2之间与滤波电容C和负载电阻R所形成的并联电路连接；滤波电容C和负载R所形成的并联电路另外一端与述开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接。

有益效果：本实用新型提供逆变电路为采用有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路(High frequency Link single stage inverter,HFL-SSI)，可实现单级功率变换、双向功率流动、无直流滤波电容、感性能量回收、电流倍流输出、低压大电流输出。该电路消除了双向开关管两端电压尖峰，降低了电压应力，回收了滤波电感与漏感能量，实现了高效功率变换。

附图说明

图1为基于有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路图；

图2为调制时序原理图；

图3为工作波形图。

具体实施方式

下面对本实用新型基于有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路作出进一步说明。

基于有源钳位的倍流型周波变换高频链单级逆变电路，其特征在于：包括半桥逆变电路、副边整流电路、有源钳位电路、变压器；

所述半桥逆变电路包括开关管Sa、开关管Sb、电容Ca、电容Cb、直流输入电源Vdc；所述开关管Sa的源极和开关管Sb的漏极连接，并与电容Ca和电容Cb的串联电路并联，并联电路两端分别与直流输入电源Vdc的正极和负极连接；

所述副边整流电路包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、滤波电感Lf1、滤波电感Lf2；所述开关管S1的源极和开关管S2的源极连接，所述开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接，所述开关管S3的源极和开关管S4的源极连接，所述开关管S1的漏极与滤波电感Lf1连接，所述开关管S4的漏极与滤波电感Lf2连接，滤波电感Lf1和滤波电感Lf2串联；

所述半桥逆变电路、副边整流电路通过变压器连接；

所述变压器包括一个初级线圈、一个次级线圈、以及副边漏感Lk1和副边漏感Lk2；变压器的初级线圈一端连接于开关管Sa的源极和开关管Sb的漏极之间，另一端连接于电容 Ca和电容Cb之间；变压器的次级线圈一端与副边漏感Lk1连接，另一端与副边漏感Lk2连接，副边漏感Lk1连接于开关管S1的漏极与滤波电感Lf1之间，副边漏感Lk2连接于开关管 S4的漏极与滤波电感Lf2之间；

所述有源钳位电路包括钳位开关管SC1、钳位开关管SC2、钳位开关管SC3、钳位开关管SC4、钳位二极管D1、钳位二极管D2、钳位电容Cc；所述钳位开关管SC1的源极与钳位开关管SC2的漏极连接，所述钳位开关管SC3的源极与钳位开关管SC4的漏极连接；所述开关管SC1的漏极、开关管SC3的漏极、二极管D1的阴极和电容Cc一端连接；所述开关管SC2的源极、开关管SC4的源极、二极管D2的阳极和电容Cc的另一端连接；钳位二极管D1的阳极、钳位二极管D2的阴极连接，并与滤波电感L一端连接；钳位开关管SC1的源极与钳位开关管SC2的漏极之间与开关管S1的漏极与滤波电感Lf1之间连接；所述钳位开关管SC3的源极与钳位开关管SC4的漏极之间与开关管S4的漏极与滤波电感Lf2之间连接；

滤波电感Lf1和滤波电感Lf2之间与滤波电容C和负载电阻R所形成的并联电路连接；滤波电容C和负载R所形成的并联电路另外一端与述开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接。

该装置的工作原理为：双向开关管S1-S2与双向开关S3-S4的死区时间内为副边漏感电流提供电流流动通路并分别实现节点G和节点H电压钳位；二极管D1、D2在双向开关管S1-S2与双向开关S3-S4的死区时间内为滤波电感Lf1、Lf2提供电流流动通路并钳位P点电压；滤波电感Lf1、Lf2与漏感Lk1、Lk2能量回收至钳位电容Cc，并通过钳位开关管SC1～SC4再次传递至负载侧得以利用。