专利名称：一种电力电子电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电カ电子系统技术领域，特别是涉及ー种电カ电子电路。
背景技术：
现有电カ电子电路，例如三电平逆变器包括依次串联在直流母线正、负端的四个开关管——第一、ニ、三、四开关管Ql、Q2、Q3、Q4。每个开关管有一路驱动控制 信号。在逆变器输出电压的正半周吋，控制第二开关管Q2常通、第四开关管Q4常闭，第一开关管Ql和第三开关管Q3按SPWM互补导通并保证其死区。在输出电压的负半周时，控制第三开关管Q3常通、第一开关管Ql常闭，第四开关管Q4和第二开关管Q2按SPWM互补导通并保证其死区。现有ニ极管箝位三电平逆变器，对于输出电压正半周或者负半周，都存在同一时间有3条主要的开关管结电容充电路径。由于其中一条充电路径涉及3个串联的开关管，回路路径长，第一开关管Ql的反并ニ极管反向恢复特性对第三开关管Q3电压尖峰影响大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供ー种电カ电子电路，用于避免开关管结电容充放电路径长的问题。本发明提供ー种电カ电子电路，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、第一电感和第二电感；输入正母线与输入负母线之间串联所述第一电容和所述第二电容，所述第一电容和所述第二电容连接于第五节点；所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管依次串联在所述第一电容和所述第二电容之间；所述第一开关管和所述第二开关管连接于第一节点；所述第二开关管和所述第三开关管连接于第二节点，所述第三开关管和所述第四开关管连接于第三节点；所述第五开 关管和所述第六开关管连接于第四节点，所述第五开关管通过所述第一电感连接所述第一节点；所述第六开关管通过所述第二电感连接所述第三节点；所述第二节点与所述第五节点相连。本发明提供一种控制所述电カ电子电路的方法，所述方法应用于逆变器时，包括在所述逆变器的输出电压的正半周，所述第一开关管和所述第二开关管是互补开关状态，所述第五开关管常通，所述第三开关管、所述第四开关管和所述第六开关管常闭；在输出电压负半周，所述第三开关管和所述第四开关管是互补开关状态，所述第六开关管常通，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管常闭。本发明提供一种控制所述电カ电子电路的方法，所述方法应用于逆变器时，包括所述第二开关管与所述第三开关管保持相同状态；
在所述逆变器的输出电压的正半周，所述第一开关管和所述第二开关管是互补开关状态，所述第五开关管常通，所述第四开关管和所述第六开关管常闭；在所述逆变器的输出电压的负半周，所述第三开关管和所述第四开关管是互补开关状态，所述第六开关管常通，所述第一开关管和所述第五开关管常闭。本发明提供一种控制所述电カ电子电路的方法，其特征在于，所述方法应用于逆变器时，包括在所述逆变器输出电压的正半周，所述第一开关管和所述第二开关管是互补开关状态，所述第三开关管常通，所述第五开关管常通，所述第四开关管和所述第六开关管常闭；在所述逆变器输出电压的负半周，所述第三开关管和所述第四开关管是互补开关状态，所述第二开关管常通，所述第六开关管常通，所述第一开关管和所述第五开关管常 闭。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果本发明实施例所述电カ电子电路由于第二开关管和第三开关管的公共节点——第二节点始终是钳位在N点(第五节点)电平，第一开关管和第二开关管的结电容充电和放电都在第一电容，第一开关管，第二开关管这个环路内完成，不涉及第三开关管。而第五开关管和第六开关管的开关动作只是エ频开关周期，即每个输出电压半周动作一次，不參与高频切換。因此，本发明实施例所述电カ电子电路避免开关管结电容充放电路径长的问题。
图I为本发明第一实施例的电カ电子电路结构图；图2为本发明第一实施例的电カ电子电路应用于逆变器的控制逻辑图；图3为本发明第二实施例的电カ电子电路结构图；图4为本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第一种控制逻辑图；图5为本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第二种控制逻辑图；图6为本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第三种控制逻辑图。图7为本发明第三实施例的电カ电子电路结构图；图8为本发明第四实施例的电カ电子电路结构图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步详细的说明。有鉴于此，本发明的目的在于提供ー种电カ电子电路，用于避免开关管结电容充放电路径长的问题。參见图I，该图为本发明第一实施例的电カ电子电路结构图。本发明第一实施例所述电カ电子电路，包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6，以及第ー电感LI和第二电感L2。第一开关管Ql连接输入正母线(具体可以是图I中的直流母线的正端+BUS)和第ー节点A ;第二开关管Q2连接第一节点A和第二节点B ;第三开关管Q3连接第二节点B和第三节点C ;第四开关管Q4连接第三节点C和输入负母线(具体可以是图I中的直流母线的负端-BUS);第五开关管Q5连接第四节点D，通过第一电感LI连接第一节点A ;第六开关管Q6连接第四节点D，通过第二电感L2连接第三节点C。直流母线的正端+BUS与直流母线的负端-BUS之间串联有第一电容Cl和第二电容C2，第一电容Cl和第二电容C2的公共节点为第五节点N (即直流母线中点)；所述第二节点B与所述第五节点N相连。所述第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6包括IGBT管或MOS管或SCR管(晶闸管)，本发明实施例所述开关管可以是任何可以实现开关的器件。所述第四节点还可以连接有输出滤波电容C3。
当第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6为MOS管时，所述第一开关管Ql源极和所述第二开关管Q2漏极连接于第ー节点；所述第二开关管Q2源极和所述第三开关管Q3漏极连接于第二节点，所述第三开关管Q3源极和所述第四开关管Q4漏极连接于第三节点；所述第五开关管Q5源极和所述第六开关管Q6漏极连接于第四节点。当第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6为IGBT管时，所述第一开关管Ql发射极和所述第二开关管Q2集电极连接于第一节点；所述第二开关管Q2发射极和所述第三开关管Q3集电极连接于第二节点，所述第三开关管Q3发射极和所述第四开关管Q4集电极连接于第三节点；所述第五开关管Q5发射极和所述第六开关管Q6集电极连接于第四节点。当第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6为SCR管时，所述第一开关管Ql阴极和所述第二开关管Q2阳极连接于第ー节点；所述第二开关管Q2阴极和所述第三开关管Q3阳极连接于第二节点，所述第三开关 管Q3阴极和所述第四开关管Q4阳极连接于第三节点；所述第五开关管Q5阴极和所述第六开关管Q6阳极连接于第四节点。进ー步，所述第一开关管Ql可以反并联第一ニ极管D1，所述第二开关管Q2反并联第二ニ极管D2，所述第三开关管Q3反并联第三ニ极管D3，所述第四开关管Q4反并联第四ニ极管D4。当第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6为MOS管时，所述第一开关管的源极和漏极间可以反并联第一ニ极管，所述第二开关管源极和漏极间反并联第二ニ极管，所述第三开关管源极和漏极间反并联第三ニ极管，所述第四开关管源极和漏极间反并联第四ニ极管。当第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6为IGBT管时，所述第一开关管的发射极和集电极间可以反并联第一ニ极管，所述第二开关管发射极和集电极间反并联第二ニ极管，所述第三开关管发射极和集电极间反并联第三ニ极管，所述第四开关管发射极和集电极间反并联第四ニ极管。当第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6为SCR管时，所述第一开关管的阴极和阳极间可以反并联第一ニ极管，所述第二开关管阴极和阳极间反并联第二ニ极管，所述第三开关管阴极和阳极间反并联第三ニ极管，所述第四开关管阴极和阳极间反并联第四ニ极管。
本发明第一实施例所述电カ电子电路由于第二开关管Q2和第三开关管Q3的公共节点——第二节点B始終是钳位在N点(第五节点)电平，第一开关管Ql和第二开关管Q2的结电容充电和放电都在第一电容Cl、第一开关管Ql和第二开关管Q2这个环路内完成，不涉及第三开关管Q3。而第五开关管Q5和第六开关管Q6的开关动作只是エ频开关周期，即每个输出电压半周动作一次，不參与高频切換。因此，本发明第一实施例所述电カ电子电路避免开关管结电容充放电路径长的问题。本发明第一实施例所述电カ电子电路由于第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4都有一条放电路径，因此，第一开关管Ql与第二开关管Q2之间，或者第三开关管Q3与第四开关管Q4之间的电压是均分的。
本发明第一实施例所述电カ电子电路可以应用于逆变器中，将母线中点(即第五节点)与第四节点之间连接交流负载。本发明第一实施例所述电カ电子电路可以应用于充电器中，将母线中点(即第五节点)与第四节点之间连接充电电池。本发明第一实施例所述电カ电子电路可以应用于升压电路中，将母线中点(即第五节点)与第四节点之间连接升压电路的输入电源。參见图2，该图为本发明第一实施例的电カ电子电路应用于逆变器的控制逻辑图。一种控制第一实施例的电カ电子电路的方法，所述方法应用于逆变器时，包括在逆变器的输出电压(更准确的说是指输出滤波电容C3上的电压)的正半周，第一开关管Ql 和第二开关管Q2是互补开关状态，第五开关管Q5常通，第三、四、六开关管Q3、Q4和Q6常闭；在逆变器的输出电压负半周，第三开关管Q3和第四开关管Q4是互补开关状态，第六开关管Q6常通,第一、ニ、五开关管Ql、Q2和Q5常闭。參见图3，该图为本发明第二实施例的电カ电子电路结构图。 本发明第二实施例的电カ电子电路相对第一实施例的区别在于，所述第一电感LI和第二电感L2耦合在一起。本发明第二实施例的电カ电子电路的第一电感LI和第二电感L2为耦合在一起的结构。參见图4，该图为本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第一种控制逻辑图。本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第一种控制逻辑即控制第二实施例的电カ电子电路的方法，所述方法应用于逆变器时第一种控制逻辑，与图2所示的控制逻辑相同。本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器时的第一种控制逻辑在逆变器的输出电压的正半周，第一开关管Ql和第二开关管Q2是互补开关状态，第五开关管Q5常通，第三、四、六开关管Q3、Q4和Q6常闭；在逆变器的输出电压负半周，第三开关管Q3和第四开关管Q4是互补开关状态，第六开关管Q6常通，第一、ニ、五开关管Ql、Q2和Q5常闭。參见图5，该图为本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第二种控制逻辑图。本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第二种控制逻辑与图4所示的第一种控制逻辑的区别在于，第二开关管和第三开关管采用相同的驱动控制信号。
本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第二种控制逻辑即控制第二实施例的电カ电子电路的方法，所述方法应用于逆变器时第二种控制逻辑，具体为第二开关管Q2与第三开关管Q3保持相同状态；在逆变器的输出电压的正半周，第一开关管Ql和第二开关管Q2是互补开关状态，第五开关管Q5常通，第四开关管Q4和第六开关管Q6常闭；在逆变器的输出电压的负半周，第三开关管Q3和第四开关管Q4是互补开关状态，第六开关管Q6常通，第一开关管Ql和第五开关管Q5常闭。本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第二种控制逻辑由于使用了 5个驱动信号，相对图4所示的第一种控制逻辑减小了一个驱动信号，因此节约了一路控制资源。 本发明第二实施例所述电カ电子电路应用于逆变器的第二种控制逻辑，由于第一电感LI和第二电感L2的耦合作用，在电感电流正向续流时，有两路续流路经，一路是经第ニ开关管Q2至第一电感LI、第五开关管Q5、第三电容C、第二开关管进行续流，另一路是经第三开关管Q3至第二电感L2、第六开关管Q6、第三电容C、第三开关管Q3进行续流，降低了线路阻杭。因此，第二控制逻辑相对第一控制逻辑效率高。參见图6，该图为本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第三种控制逻辑图。
本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第三种控制逻辑与图4所示的第一种控制逻辑的区别在于，第三开关管的驱动控制信号不同。本发明第二实施例的电カ电子电路应用于逆变器的第三种控制逻辑即控制第二实施例的电カ电子电路的方法，所述方法应用于逆变器时第三种控制逻辑，具体为在逆变器的输出电压的正半周，第一开关管Ql和第二开关管Q2是互补开关状态，第三开关管Q3常通，第五开关管Q5常通，第四开关管Q4和第六开关管Q6常闭；在输出电压的负半周，第三开关管Q3和第四开关管Q4是互补开关状态，第二开关管Q2常通，第六开关管Q6常通，第一开关管Ql和第五开关管Q5常闭。由于在同一时间段内，第三控制逻辑相对第二控制逻辑减少了开关管的动作次数，节省了第二开关管和第三开关管的开关损耗。第三控制逻辑相对第一、ニ控制逻辑，不但在续流时的线路阻抗低，续流线路也没有开关损耗。 本发明第二实施例所述电カ电子电路可以应用于逆变器中，所述电カ电子电路还包括所述母线中点即第五节点N与第四节点D之间连接交流负载。本发明第二实施例所述电カ电子电路可以应用于充电器中，所述电カ电子电路还包括所述母线中点即第五节点N与第四节点之间连接充电电池。本发明第二实施例所述电カ电子电路可以应用于升压电路中，所述电カ电子电路还包括所述母线中点即第五节点N与第四节点之间连接升压电路的输入电源。參见图7和图8，图7为本发明第三实施例的电カ电子电路结构图；图8为本发明第四实施例的电カ电子电路结构图。本发明第三实施例的电カ电子电路是在第二实施例的基础上，增加了两个ニ极管——第七ニ极管D7和第八ニ极管D8。
所述第七ニ极管D7的阳极连接所述第一电感LI与第五开关管Q5的公共端，所述第七ニ极管D7的阴极连接输入正母线(具体可以为图7所示的直流母线的正端+BUS)；所述第八ニ极管D8的阳极连接输入负母线(具体可以为图7所示的直流母线的负端-BUS)，所述第八ニ极管D8的阴极连接所述第二电感L2与第六开关管Q6的公共端。由于本发明第三实施例的电カ电子电路是在第二实施例的基础上，增加了两个ニ极管——第七ニ极管D7和第八ニ极管D8，用于保护第五开关管Q5和第六开关管Q6。
本发明第三实施例的电カ电子电路应用于逆变器的控制逻辑，可以与第二实施例应用于逆变器的控制逻辑相同。本发明第四实施例的电カ电子电路是在第一实施例的基础上，増加了两个ニ极管——第七ニ极管D7和第八ニ极管D8。所述第七ニ极管D7的阳极连接所述第一电感LI与第五开关管Q5的公共端，所述第七ニ极管D7的阴极连接输入正母线(具体可以为图7所示的直流母线的正端+BUS)；所述第八ニ极管D8的阳极连接输入负母线(具体可以为图7所示的直流母线的负端-BUS)，所述第八ニ极管D8的阴极连接所述第二电感L2与第六开关管Q6的公共端。由于本发明第四实施例的电カ电子电路是在第一实施例的基础上，增加了两个ニ极管——第七ニ极管D7和第八ニ极管D8，用于保护第五开关管Q5和第六开关管Q6。本发明第四实施例的电カ电子电路应用于逆变器的控制逻辑，可以与第一实施例 应用于逆变器的控制逻辑相同。以上对本发明所提供的电カ电子电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.ー种电カ电子电路，其特征在于，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、第一电感和第二电感； 输入正母线与输入负母线之间串联所述第一电容和所述第二电容，所述第一电容和所述第二电容连接于第五节点； 所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管依次串联在所述第一电容和所述第二电容之间； 所述第一开关管和所述第二开关管连接于第一节点；所述第二开关管和所述第三开关管连接于第二节点，所述第三开关管和所述第四开关管连接于第三节点；所述第五开关管和所述第六开关管连接于第四节点，所述第五开关管通过所述第一电感连接所述第一节点；所述第六开关管通过所述第二电感连接所述第三节点； 所述第二节点与所述第五节点相连。
2.根据权利要求I所述的电カ电子电路，其特征在于，所述第一电感和所述第二电感奉禹合在一起。
3.根据权利要求I或2所述的电カ电子电路，其特征在干，所述第一开关管反并联第一二极管，所述第二开关管反并联第二ニ极管，所述第三开关管反并联第三ニ极管，所述第四开关管反并联第四ニ极管。
4.根据权利要求I或2所述的电カ电子电路，其特征在于，所述第四节点连接滤波电容。
5.根据权利要求I或2所述的电カ电子电路，其特征在于，所述电カ电子电路进一歩包括第七ニ极管和第八ニ极管； 所述第七ニ极管的阳极连接所述第一电感与第五开关管的公共端，所述第七ニ极管的阴极连接所述输入正母线； 所述第八ニ极管的阳极连接输入负母线，所述第八ニ极管的阴极连接所述第二电感与所述第六开关管的公共端。
6.根据权利要求I或2所述的电カ电子电路，其特征在于，应用于逆变器中，所述电カ电子电路还包括所述第五节点与所述第四节点之间连接的交流负载。
7.根据权利要求I或2所述的电カ电子电路，其特征在于，应用于充电器中，所述电カ电子电路还包括所述第五节点与所述第四节点之间连接的充电电池。
8.根据权利要求I或2所述的电カ电子电路，其特征在于，应用于升压电路中，所述电カ电子电路还包括所述第五节点与所述第四节点之间连接的输入电源。
9.根据权利要求I或2所述的电カ电子电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第ニ开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管包括IGBT管或MOS管或SCR管。
10.ー种控制权利要求I或2所述电カ电子电路的方法，所述方法应用于逆变器时，包括在所述逆变器的输出电压的正半周，所述第一开关管和所述第二开关管是互补开关状态，所述第五开关管常通，所述第三开关管、所述第四开关管和所述第六开关管常闭；在输出电压负半周，所述第三开关管和所述第四开关管是互补开关状态，所述第六开关管常通，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管常闭。
11.ー种控制权利要求2所述电カ电子电路的方法，其特征在于，所述方法应用于逆变器时，包括所述第二开关管与所述第三开关管保持相同状态； 在所述逆变器的输出电压的正半周，所述第一开关管和所述第二开关管是互补开关状态，所述第五开关管常通，所述第四开关管和所述第六开关管常闭； 在所述逆变器的输出电压的负半周，所述第三开关管和所述第四开关管是互补开关状态，所述第六开关管常通，所述第一开关管和所述第五开关管常闭。
12.—种控制权利要求2所述电カ电子电路的方法，其特征在于，所述方法应用于逆变器时，包括在所述逆变器输出电压的正半周，所述第一开关管和所述第二开关管是互补开关状态，所述第三开关管常通，所述第五开关管常通，所述第四开关管和所述第六开关管常闭； 在所述逆变器输出电压的负半周，所述第三开关管和所述第四开关管是互补开关状态，所述第二开关管常通，所述第六开关管常通，所述第一开关管和所述第五开关管常闭。
全文摘要
一种电力电子电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、第一电感和第二电感；输入正母线与输入负母线之间串联第一电容和第二电容，第一电容和第二电容连接于第五节点；第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管依次串联在第一电容和第二电容之间；第一开关管和第二开关管连接于第一节点；第二开关管和第三开关管连接于第二节点，第三开关管和第四开关管连接于第三节点；第五开关管和第六开关管连接于第四节点，第五开关管通过第一电感连接第一节点；第六开关管通过第二电感连接第三节点；第二节点与第五节点相连。采用本发明实施例，可以避免开关管结电容充放电路径长的问题。
文档编号H02M7/483GK102694479SQ201210166619
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者刘克雷, 李俊林, 章陶 申请人:华为技术有限公司