一种顺串二极管电流源型变换器的吸收电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种顺串二极管电流源型变换器的吸收电路，属于电能变换【技术领域】。它包括吸收电路二极管D11、吸收电容C12、放电电阻R13、二极管D34、吸收电容C35。其特点是：T1上产生上正下负的尖峰电压时，通过电容C1和二极管D1对电容进行充电，从而吸收开关管T1上的尖峰电压，再通过电容C1和电阻R1放电，降低电容C1上的电压，为下一次吸收做好准备。采用本发明的电流型变换器，与采用普通RC吸收电路相比，吸收速度更快，而且能有效抑制吸收时的振荡；与普通RCD吸收电路相比，使用的器件更少，降低了成本，适合应用于顺串二极管的电流源型变换器的场合。
【专利说明】一种顺串二极管电流源型变换器的吸收电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种功率管的吸收电路，尤其是涉及一种顺串二极管电流源型变换器的吸收电路。属电能变换领域技术。
【背景技术】
[0002]顺串二极管的电流源型变换器有着输出电流直接可控，限流能力强，和内在的短路保护等优点，在电能变换【技术领域】的作用和地位越来越高。这种变换器功率电路中一般采用IGBT等功率开关管。由于线路中存在寄生电感，在变换器强迫换流时开关管上会产生比较大的尖峰电压，影响开关管的使用寿命甚至损坏开关管，为提高开关管工作的可靠性和系统的效率，通常需要采用吸收电路。
[0003]目前常用的吸收电路有三种:C型吸收电路，RC型吸收电路和RCD型吸收电路，如图1所示。C型吸收电路的缺点是容易与电感产生振荡。RC型吸收电路的缺点是容易产生过冲电压，而且由于电阻的存在，会影响吸收速度，且损耗也较大。RCD吸收电路的缺点是所用的器件较多，消耗的能量也较多。
[0004]因此，需要寻求一种能吸收开关管上的尖峰电压，并且较好的防止电路的振荡，又能在一定程度上简化电路结构减小元器件数量，减少电路的损耗，具有高可靠性的新型吸收电路。
【发明内容】
[0005]1、发明目的
[0006]本发明的目的在于克服现有技术不足而提供一种新型的电流源型变换器吸收电路，解决传统吸收电路易广生振荡、电路结构复杂、损耗较大等不足。
[0007]2、技术方案
[0008]为达到上述的发明目的，本发明的顺串二极管电流源型吸收电路包括电容和二极管充电吸收回路和电容电阻放电回路。充电时电容只吸收对应开关管上的尖峰电压，放电时结合另外的桥臂上的电容一起放电。
[0009]3、有益效果
[0010]本发明的顺串二极管电流源型变换器吸收电路与传统的三种典型吸收电路比较，有以下优点:(1)与C型吸收电路相比，几乎不会产生振荡，吸收更加可靠；(2)与RC电路相t匕，充电时间更快，所用的电阻更少，损耗变小；(3)与RCD电路相比，电路结构更为简单、元器件数更少，复杂度降低，可靠性增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的【背景技术】中传统吸收电路拓扑。
[0012]图2是本发明的单相电流型PWM整流器加上本发明的吸收电路的拓扑。
[0013]图3是本发明的尖峰电压产生说明示意图。[0014]图4是本发明中开关转换过程中的等效电路图。
[0015]图5是本发明中正偏状态时电容电压的波形示意图。
[0016]图1中:(a)为C型吸收电路，(b)为RC型吸收电路，(C)为RCD型吸收电路；图2中:电源电压es为交流电源，网侧有LC滤波器，R1,C1,D1,C3^D3共同组成上桥臂的吸收电路，同理下桥臂也有相同结构的吸收电路；图3中:Ln为线路的寄生电感；图4中:(a)为T1导通时的等效电路，(b)为T3导通时的等效电路，这里考虑到IGBT自带的反并联二极管；图5中:由上到下分别为:开关管T1的驱动信号；开关管T3的驱动信号；电容C1上的电压波形；电容C3上的电压波形(设此时电源电压es = +Uab)。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
[0018]本实例以输入单相交流电的电流型PWM整流器为例进行说明。本发明不仅仅限于单相电路，也不仅仅限 于电流型PWM整流器，也不仅仅限于IGBT的吸收电路，以该电路为例只是为了说明工作原理。单相电流型PWM整流器的主电路拓扑如图2所示，其特征在于:其电路由单相交流电源、网侧LC滤波器、单相桥式整流结构、吸收电路、直流侧滤波电感和直流侧负载组成。由电流型PWM整流器的开关特性可知，其开关顺序是在上下桥臂中分别转换的，即上桥臂中开关驱动信号从T1转换到T3再转换到T1，下桥臂同理。考虑到开关频率远大于输入电源频率，可以认为在开关管开通或者关断的瞬间，输入电源电压保持不变。用图3说明尖峰电压产生的原因。设此时es > 0(即电路为正偏状态)，为了防止上桥臂中所有开关管都处于关断状态，通常T 1、T3的驱动信号有叠流时间，在叠流时间内两个开关管都有驱动信号，设此时T1即将关断，T3即将开通。由于es > O, T3即使有驱动信号也不会导通，当T1的驱动信号消失时，电流被迫从T1换到T3，T1上电流下降的速度非常快，此时由于线路中的寄生电感，开关管T1上将会产生一个下正上负的尖峰电压，电路中需要有该尖峰电压的吸收电路来保护IGBT。
[0019]本发明的工作原理为:
[0020]图4(a)为T1导通时的等效电路图，(b)为T3导通时的等效电路，在叠流时间段内，由于电路处在正偏状态，虽然T3有驱动信号，但是仍然处于关断状态，因此电路状态和图4(a) —致，这两个电路都考虑了 IGBT自带的反并联二极管进行分析。
[0021]换流时电容上的电压波形图如图5所示(设电容电压下正上负)，在稳定的时候，t!时刻之前，由于IGBT上的反并联二极管的存在，电容C1上的电压应该为电源电压，设为Uab,在t2时刻之后，T1的驱动信号消失，电流被迫从T3流过，T1上电流减小的速度非常快，由于线路上的寄生电感，T1上会产生一个尖峰电压，大小设为U，此时由于C1和D1的存在，该尖峰电压会对电容C1进行充电，从而把该能量从寄生电感Ln转移到电容C1上。由于二极管D1的存在，吸收过程中不会产生很剧烈的振荡，电容吸收的能量为:
[0022]B=cCrE2-^CfuAB
2 2
[0023]吸收完成后，再通过电阻R1对电容C1进行放电，放电时的等效电路为图4(b)，最终C1上的电压为此时电源电压Uab，放电完成后即可进行下一次吸收。由图4(b)中的回路C1、R1、C3 可知:[0024]Uc1-Uc3 = Uab
[0025]由此可得电容C3上的电压。由电路的对称性可知，当es < 0，且开关管驱动由T3转换到T1时，电容C3和C1上的电压正好互换。下桥臂的情况同理，这里不再赘述。
[0026]以上实施例只是本发明的一个具体的实施电路原理图，并不以此限定本发明的保护范围。任何基于本发明所作的等效变换电路，均属于本发明保护范围。
【权利要求】
1.一种顺串二极管电流源型变换器的吸收电路，其特征在于包括电容和二极管的充电结构和横跨在两个桥臂之间的电阻，该电阻与电容组成放电结构。
2.根据权利要求1所述的顺串二极管电流源型变换器的吸收电路，其特征是:吸收电路中将吸收回路与放电回路分开，并且结合两个开关管进行充放电。
【文档编号】H02M1/14GK103944364SQ201410135480
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】余忠磊, 秦海鸿, 文教普, 张梦帆, 周烨, 孙晨竹, 陈乃铭 申请人:南京航空航天大学