专利名称：T型变换器横轴的无损缓冲电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种缓冲电路，特别涉及一种适用于T型变换器横轴上双向可控开关的无损 型缓冲电路。
背景技术：
传统的有损型吸收电路在吸收开关管状态切换时存储于线路杂散电感的能量时，会引入 不必要的能量损耗，降低了系统的效率；传统的无损型吸收电路未能根据T型变换器的结构 特点进行优化，元器件较多，增加了复杂性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决T型变换器横轴的双向开关的缓冲吸收问题，提供 简单可靠的解决方案。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下
通过2k个电容串联构成T型变换器的纵轴；k个双向可控开关单元构成T型变换器的横 轴；双向开关之间的节点和对应的纵轴上半部分电容的节点之间有单向整流支路，在双向开 关之间的节点和对应的纵轴下半部分电容的节点之间是由单向开关构成从纵轴流向横轴的单 向整流支路，与前述的整流支路的方向相反；k为正整数；缓冲单元由二极管及电容构成， 双向开关的两个可控开关采用反并联二极管阳极对接的结构时，缓冲电路的两个续流二极管 的阴极对接，且对接节点与电容的一端及向正向导通支路回送能量的二极管的阳极相连，电 容的另一端与向负向导通支路回送能量的二极管的阴极及构成双向可控开关的两个开关对接 节点相连；缓冲单元的五个出线端子分别与双向可控开关的两端及中点、单向整流支路的节 点相连；两个续流二极管的阳极各接双向可控开关的一端；向正向支路回送能量的二极管的 阴极接正向整流支路上二极管的阴极，向负向支路回送能量的二极管的阳极接负向整流支路 上二极管的阳极。
本发明的有益效果
采用较少的元器件，根据T型变换器的特点，构成无损型缓冲电路，在不增加系统复杂 性、不降低系统效率的情况下，解决双向可控开关的缓冲吸收问题。
图1为T型变换器横轴的无损缓冲电路的应用示意图。
图2为T型变^l器横轴的无损缓冲电路在双向可控开关结构变化时的示意图。 图3为T型变换器横轴的无损缓冲电路的连接示意图。
图4为T型变换器横轴的无损缓冲电路的另一种连接形式示意图。
图5为T型变换器横轴的无损缓冲电路采用双电容方案的一种应用图。
图6为T型变换器横轴的无损缓冲电路采用双电容另一方案的应用图。
具体实施例方式
结合附图对本发明作进一步说明-
申请号是200810118835.1，发明名称是多电平整流的T型变换器拓扑结构，记载的 电路如下通过电容CT,、 CT2……Cm-0、 Cn、 CB1、 CB2……C帥.,)、C股共2k个电容串联
构成T型变换器的纵轴双向开关S,、 S2……Sk.,、 Sk构成T型变换器的横轴；双向开关之 间的节点和对应的纵轴上半部分电容的节点之间有由单向开关Sii,, STl2……S"pi)构成从横轴 流向纵轴的单向整流支路，在双向开关之间的节点和对应的纵轴下半部分电容的节点之间是 由单向开关S^， SBi2……S，)构成从纵轴流向横轴的单向整流支路，与前述的整流支路的方
向相反；k为正整数。
基于上述T型变换器，横轴上的双向可控幵关的T型变换器的无损缓冲电路有如下结构-
缓冲单元S^由二极管SniD,、 Sn,D2、 SmD3、 Smw及电容C。,构成'二极管Sw,、 S必2背靠背的连 接节点与电容C;i的一端相连，二极管Sn,w、 Sn^背靠背的连接节点与二极管S。iD,、 Sn咖背靠
背的节点相连；缓冲单元S"i的五个出线端子分别与双向可控开关的两端及中点、单向整流支
路的节点相连，其中二极管S^,的阳极接双向可控开关Si的一端，双向可控开关Si的另一端
接二极管S^2的阳极，缓冲电容C。i的一端接双向可控开关Si中背靠背连接的开关管中点，二
极管S础3的阴极接单向整流支路上二极管ST创的阴极，二极管Sniw的阳极接单向整流支路上 二极管S^i)的阴极。
双向可控开关Sj为例进行分析，其工作过程如下
当触发端Gu作为双向可控开关Si的控制信号，而触发端G。对应的开关管处于常开状态
时当触发端Gu输出关断信号时，横轴被切断，存储于杂散电感的能量电流方向不能突变，
其流通路径是二极管S^,、电容Cni、触发端《2对应的开关管的反并联二极管。当电容C^
的电压被充至与电容Cn的电压相等时，二极管S^;导通，缓冲电路的能量沿单向电路向输出
电容进行转移。
当触发端Gi2作为双向可控开关Sj的控制信号，而触发端C i,对应的开关管处于常幵状态
时当触发端G。输出关断信号时，横轴被切断，存储于杂散电感的能量电流方向不能突变，
其流通路径是二极管S^2、电容Cni、触发端Gn对应的开关管的反并联二极管。当电容Cni
的电压被充至与电容Cei的电压相等时，二极管Sniw导通，缓冲电路的能量沿单向支路向输出
电容进行转移。
图2为T型变换器的无损吸收电路在双向可控开关结构变化时的示意图。此时，构成双
向可控开关单元的背靠背可控开关的对接形式发生了变化，需根据此变化，将缓冲吸收电路
中的续流二极管的方向进行变换。双向开关Si的两个可控开关变换对接方式，采用反并联二
极管阴极对接的结构，缓冲电路S,中二极管S^" Sni^的对接节点由阴极变换为阳极，二极 管SnOM、 S^2的阳极对接的节点与电容《i的一端及二极管Sniw的阴极相连，电容G,的另一 端与二极管S^的阳极相连，二极管S^的阴极接单向整流支路上二极管S，i)的阴极，二极 管S。iw的阳极接单向整流支路上二极管S^i)的阳极。
图3为无损吸收电路及其与双向可控开关的连接示意图。
图4为本发明所公布的无损吸收电路在单向T型变换器的另一种应用。其工作原理与图
1中的类似。
图5为T型变换器横轴的无损吸收电路采用双电容方案的一种应用图。此时，主电路结 构与前面的一样，缓冲电路对组成双向可控开关的两只开关管分别作吸收电路。其工作过程 如下描述。
当触发端Gu作为双向可控开关Si的控制信号，而触发端G。对应的开关管处于常开状态 时当触发端Gi,输出关断信号时，横轴被切断，存储于杂散电感的能量电流方向不能突变，
其流通路径是二极管^D,、电容Cni、触发端(^对应的开关管的反并联二极管。当电容Cn, 的电压被充至与电容Cn的电压相等时，二极管Sni^导通，缓冲电路的能量沿单向支路向输出 电容进行转移。
当触发端G。作为双向可控开关Si的控制信号，而触发端G^对应的开关管处于常开状态 时当触发端(^输出关断信号时，横轴被切断，存储于杂散电感的能量电流方向不能突变，
其流通路径是二极管Sni^、电容Cm、触发端对应的开关管的反并联二极管。当电容C^ 的电压被充至与电容Cei的电压相等时，二极管Sniw导通，缓冲电路的能量沿单向支路向输出 电容进行转移。
图6为T型变换器横轴的无损吸收电路采用双电容另一方案的应用图。其工作原理与图 5中的类似，缓冲电路中的环路中旁路掉了另一开关的反并联二极管。
本发明所公布的T型变换器的无损吸收电路同样适用于双向T型变换器、L型升压变换 器、L型降压变换器、上述四种电路的衍生电路及可控支路的二极管由带反并联二极管的可 控开关替换构成的电路。
权利要求
1.T型变换器横轴的无损缓冲电路，该电路基于T型变换器，其特征在于在T型变换器横轴的双向可控开关上的无损缓冲电路(Sni)由二极管(SniD1、SniD2、SniD3、SniD4)及一个电容(Cni)构成，双向开关(Si)的两个可控开关采用反并联二极管阳极对接的结构，二极管(SniD1、SniD2)的阴极对接的节点与电容(Cni)的一端及二极管(SniD3)的阳极相连，电容(Cni)的另一端与二极管(SniD4)的阴极相连；缓冲电路(Sni)的五个出线端子分别与双向可控开关的两端及中点、单向整流支路的节点相连，其中二极管(SniD1)的阳极接双向可控开关(Si)的一端，双向可控开关(Si)的另一端接二极管(SniD2)的阳极，缓冲电容(Cni)与二极管(SniD4)的节点与可控开关(Si)中背靠背连接的开关管中点相连，二极管(SniD3)的阴极接单向整流支路上二极管(STi(2i))的阴极，二极管(SniD4)的阳极接单向整流支路上二极管(SBi(2i))的阳极。
2. 根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于双向可控开关 由MOSFET、 IGBT或其他含有等效反并联二级管的双向可控开关拓扑构成。
3. 根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于双向开关(Sj) 的两个可控开关变换对接方式，釆用反并联二极管阴极对接的结构时，缓冲电路(Sj)中二 极管(SniD1、 SniD2)的对接节点由阴极变换为阳极，二极管(SniD1、 SniD2)的阳极对接的节 点与电容(Cni)的一端及二极管(SniD4)的阴极相连，电容(Cni)的另一端与二极管(SniD3) 的阳极相连，二极管(SniD3)的阴极接单向整流支路上二极管(STi(2i))的阴极，二极管(SniW ) 的阳极接单向整流支路上二极管(SBi(2i))的阳极。
4. 根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于T型变换器横 轴的无损缓冲电路适用于单向T型变换器、双向T型变换器、L型升压变换器、L型降压变 换器、上述四种电路的衍生电路及可控支路的二极管由带反并联二极管的可控开关替换构成 的电路。
5. 根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于缓冲电路的二 极管(SniD3)的阴极与二极管(STif2i、)、 二极管(STO2，.n) ......二极管(ST1)的阴极中的任一个相连；二极管(SmD4)的阳极与二极管(SB,(2i))、 二极管(SBi(2i))……二极管(SB,)的 阳极中的任一个相连。
6. T型变换器横轴的无损缓冲电路，该电路基于T型变换器，其特征在于横轴上的双 向可控开关的缓冲电路(Sni)由二极管(SniD1、 SniD2、 SniD3、 SniD4)及两个电容(Cnil、 Cni2)构成，二极管(SniD1)的阳极与触发极(G )对应开关管的反并联二极管的阴极相连，二极管(Snim)的阴极与电容(Cnil)相连，电容(Cnil)的另一端与触发极对应开关管反并联二极管的阳极相连，二极管(SniD3)的阳极与二极管(SniD1)及电容(Cnil)的相交节点相连，二极管(SniD3)的阴极与二极管(STi(2i))的阴极相连；二极管(SniD2)的阴极与触发极(Gi2)对应开关管的反并联二极管的阳极相连，二极管(SniD2)的阳极与电容(Cni2)相连，电容(Cni2)的另一端与触发极(Gi2)对应开关管的反并联二极管的阴极相连，二极管(Sn,w)的阴极与二极管(S^m)及电容(Cni2)的相交节点相连，二极管(SniD4)的阳极与二极管(SBi(2i))的阳极相连；
7. 根据权利要求6所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于双向可控开关 由MOSFET、 IGBT或其他含有等效反并联二级管的双向可控开关拓扑构成。
8. 根据权利要求6所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于电容(C^) 与横轴的交点是触发极(G,,)对应开关管反并联二极管的阳极或者触发极(G,2)对应开关 管的反并联二极管的阴极；二极管(SniD2)与横轴的交点是触发极(Gi2)对应开关管反并联 二极管的阳极或者触发极(G,,)对应开关管的反并联二极管的阴极。
9. 根据权利要求6所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于T型变换器横 轴的无损缓冲电路适用于单向T型变换器、双向T型变换器、L型升压变换器、L型降压变 换器、上述四种电路的衍生电路及可控支路的二极管由带反并联二极管的可控开关替代构成 的电路。
全文摘要
T型变换器横轴的无损缓冲电路，其特征在于基于T型变换器，在T型变换器横轴的双向可控开关上的无损缓冲电路(S<sub>ni</sub>)由二极管(S<sub>niD1</sub>、S<sub>niD2</sub>、S<sub>niD3</sub>、S<sub>niD4</sub>)及电容(C<sub>ni</sub>)构成，二极管(S<sub>niD1</sub>、S<sub>niD2</sub>)阴极对接节点与电容(C<sub>ni</sub>)的一端及二极管(S<sub>niD3</sub>)的阳极相连，电容(C<sub>ni</sub>)的另一端与二极管(S<sub>niD4</sub>)的阴极相连；二极管(S<sub>niD1</sub>、S<sub>niD2</sub>)的阴极对接的节点与电容(C<sub>ni</sub>)的一端及二极管(S<sub>niD3</sub>)的阳极相连，电容(C<sub>ni</sub>)的另一端与二极管(S<sub>niD4</sub>)的阴极相连；二极管(S<sub>niD1</sub>、S<sub>niD2</sub>)的阳极分别接双向可控开关两端，缓冲电容(C<sub>ni</sub>)与二极管(S<sub>niD4</sub>)的节点与可控开关(S<sub>i</sub>)中背靠背连接的开关管中点相连，二极管(S<sub>niD3</sub>、S<sub>niD4</sub>)的阴极分别接单向整流支路上二极管(S<sub>Ti(2i)</sub>)的阴极、二极管(S<sub>Bi(2i)</sub>)的阳极。通过组合可构成用于不同结构的缓冲电路。
文档编号H02M1/00GK101355296SQ20081022269
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年9月23日
发明者湖 孙, 张立伟, 杨中平, 飞 林, 游小杰, 王琛琛, 贺明智, 郑琼林, 郝瑞祥, 黄先进 申请人:北京交通大学