本实用新型涉及电力电子变换技术领域的一种均压电路，具体地，涉及一种电容器串联均压电路。
背景技术：
在目前的中小功率应用场合中，半桥电路具有结构简单、控制方便以及直流侧采用电容的串联可以达到理想的耐压效果等优点，所以得到了广泛的使用，但是这种电路存在着电容均压问题。常见的电容不均压的原因包括电容大小、漏电阻、电容初压以及线路参数对称性等。
电容不均压的危害是无法忽视的。如果电容不均压，将导致部分电容由于承受高电压被击穿，其余电容也会因此而发生故障，严重的情况将可能危害人身安全。因此采取适当的均压措施是非常有必要的。
经过对现有均压技术的研究，大多数均压技术采用了反馈控制的方法，这些方法虽然一定程度上可以实现电容的均压，但是需要复杂的控制电路，大大增加了成本。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种电容器串联均压电路，在半桥逆变电路中的滤波电容由于容值或者漏电流等原因出现端电压不均等时，原边的辅助绕组通过与副边绕组耦合产生感应电压，从而能够为端电压不均等的滤波电容进行充放电以使每个滤波电容上的端电压相，具有结构紧凑，无需控制电路，均压效果好的优点。
本实用新型是通过以下技术方案实现的。
本实用新型提供一种电容器串联均压电路，包括半桥逆变电路和高频变压器电路；
所述半桥逆变电路包括并联于直流电源正极、负端之间的滤波电容桥臂、均压电阻桥臂、二极管桥臂以及IGBT桥臂，用以完成DC—AC的功率变换；
所述高频变压器电路包括原边绕组和副边绕组，高频变压器还设有三个辅助绕组，三个所述辅助绕组的两端分别连接所述滤波电容桥臂、所述均压电阻桥臂，用于负责滤波电容桥臂中各滤波电容的均压；
所述半桥逆变电路中的滤波电容出现端电压不均等时，所述高频变压器的辅助绕组通过与所述原边绕组耦合产生感应电压，为端电压不均等的滤波电容进行充放电以使每个滤波电容上的端电压相等。
优选地，所述半桥逆变电路包括：第一～第四滤波电容、第一～第四均压电阻、第一～第六二极管、第一～第二IGBT；
所述高频变压器电路包括原边绕组、副边绕组以及设置在副边的第一～第三辅助绕组；
其中：
直流电源正极与第一滤波电容正极、第一均压电阻一端、第一二极管阴极、第五二极管阴极以及第一IGBT漏极相连；
直流电源负极与第四滤波电容负极、第四均压电阻一端、第四二极管阳极、第六二极管阳极以及第二IGBT源极相连；
第一滤波电容负极与第二滤波电容正极、第一均压电阻另一端、第二均压电阻一端以及第一辅助绕组的同名端相连；
第二滤波电容负极与第三滤波电容正极、第二均压电阻另一端、第三均压电阻一端、第二二极管阳极、第三二极管阴极、第二辅助绕组同名端以及原边绕组非同名端相连；
第三滤波电容负极与第四滤波电容正极、第三均压电阻另一端、第四均压电阻另一端以及第三辅助绕组同名端相连；第一二极管阳极与第二二极管阴极以及第一辅助绕组非同名端相连；
第三二极管阳极与第四二极管阴极以及第三辅助绕组非同名端相连；第五二极管阳极与第六二极管阴极以及第二辅助绕组非同名端相连；
第一IGBT源极与第二IGBT漏极以及原边绕组同名端相连。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
本实用新型所述的高频变压器设有三个辅助绕组，在半桥逆变电路中的滤波电容由于容值或者漏电流等原因出现端电压不均等时，这三个辅助绕组通过与原边绕组的耦合产生感应电压，经过二极管将感应电压施加到滤波电容上，从而实现滤波电容的自我均压，无需采用额外的控制电路，有利于降低电路的复杂程度，节约成本，均压效果好。
本实用新型中原边绕组与辅助绕组耦合产生感应电压，从而能够为端电压不均等的滤波电容进行充放电以使每个滤波电容上的端电压相等。具有结构紧凑，无需控制电路，均压效果好的优点。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中的电容器串联均压电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型提供一种电容器串联均压电路，包括四个滤波电容C1～C4、四个均压电阻R1～R4、六个二极管D1～D6、两个IGBT S1～S2、三个辅助绕组SD1～SD3以及高频变压器Tr1的原边绕组P1和副边绕组N1。
具体的：
四个滤波电容C1～C4依次串联成滤波电容桥臂；
四个均压电阻R1～R4依次串联成均压电阻桥臂；
其中:
第一滤波电容C1的正极与直流电源正极、第一均压电阻R1的一端相连，其阴极与第二滤波电容C2的正极、第一均压电阻R1的另一端、第二均压电阻R2的一端、第一辅助绕组SD1的一端相连；
第二滤波电容C2的阴极与第三滤波电容C3的正极、第二均压电阻R2的另一端、第三均压电阻R3的一端、原边绕组P1的一端相连；
第三滤波电容C3的阴极与滤波电容C4的正极、第三均压电阻R3的另一端、均压电阻R4的一端、第三辅助绕组D3的一端相连；
滤波电容C4的阴极与直流电源负极相连。
具体的：
六个二极管D1～D6构成二极管桥臂，二极管D1～D4依次串联，所述二极管D5～D6依次串联，其中:
第一二极管D1的阴极与直流电源正极，其阳极与第二二极管D2的阴极、第一辅助绕组SD1的另一端相连，
第二二极管D2的阳极与第三二极管D3的阴极、第二辅助绕组SD2的一端相连；
第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极、第三辅助绕组SD3的另一端相连；
第四二极管D4的阳极与直流电源负极相连；
第五二极管D5的阴极与直流电源正极相连，其阳极与第六二极管D6的阴极、第二辅助绕组SD2的另一端相连；
第六二极管D6的阳极与直流电源负极相连。
具体的，两个IGBT S1～S2依次连接构成IGBT桥臂，其中：
第一IGBT S1的集电极与直流电源正极相连，第一IGBT S1的发射极与第二IGBT S2的集电极、原边绕组的另一端相连，第二IGBT S2的发射极与直流电源负极相连。第一IGBT S1内置反并联二极管FWD1，第二IGBT S2内置反并联二极管FWD2。
上述滤波电容桥臂、均压电阻桥臂、二极管桥臂以及IGBT桥臂，这4个桥臂连接于直流电源正极、负端之间。
参照图1所示，为本实用新型的一实施例电路图，其中：
直流电源正极与第一滤波电容C1正极、第一均压电阻R1一端、第一二极管D1阴极、第五二极管D5阴极以及第一IGBT S1漏极相连；
直流电源负极与第四滤波电容C4负极、第四均压电阻R4一端、第四二极管D4阳极、第六二极管D6阳极以及第二IGBT S2源极相连；
第一滤波电容C1负极与第二滤波电容C2正极、第一均压电阻R1另一端、第二均压电阻R2一端以及第一辅助绕组SD1的同名端相连；
第二滤波电容C2负极与第三滤波电容C3正极、第二均压电阻R2另一端、第三均压电阻R3一端、第二二极管D2阳极、第三二极管D3阴极、第二辅助绕组SD2同名端以及原边绕组平P1非同名端相连；
第三滤波电容C3负极与第四滤波电容C4正极、第三均压电阻R3另一端、第四均压电阻R4另一端以及第三辅助绕组SD3同名端相连；
第一二极管D1阳极与第二二极管D2阴极以及第一辅助绕组SD1非同名端相连；第三二极管D3阳极与第四二极管D4阴极以及第三辅助绕组SD3非同名端相连；
第五二极管D5阳极与第六二极管D6阴极以及第二辅助绕组SD2非同名端相连；
第一IGBT S1源极与第二IGBT S2漏极以及原边绕组P1同名端相连。
S1～S2的门极可以根据需要各自连接相应的驱动器；副边绕组N1的两端可以连接任何整流电路，如半波整流器或全桥整流器等，这些均可以根据实际需要进行设定。
本实用新型中，滤波电容C1～C4的容值相等，均压电阻R1～R4的阻值相等，高频变压器原副边绕组匝数相等，第二辅助绕组SD2的匝数与原边绕组P1匝数相等，第一辅助绕组SD1以及第三辅助绕组SD3的匝数相等，均为原边绕组P1匝数的一半。
辅助绕组SD1的设置负责C1与C2的均压，辅助绕组SD3的设置负责C3与C4的均压，辅助绕组SD2的设置负责串联后C1与C2、串联后C3与C4的均压.
以第一滤波电容C1与第二滤波电容C2出现电压不均等的情况为例：
当第一IGBT S1导通而第二IGBT S2关断时，第一滤波电容C1与第二滤波电容C2一起向变压器原边绕组P1充电，能量从原边绕组P1传输到副边绕组N1上，此时原边绕组P1上的电压与副边绕组N1上的电压相等为U0，第一滤波电容C1上的电压U1应与第二滤波电容C2上的电压U2相等，且为
当第一滤波电容C1与第二滤波电容C2由于容值或者漏电阻不同的而导致第一滤波电容C1上的电压U1大于第二滤波电容C2上的电压U2时，第一辅助绕组SD1通过与副边绕组N1耦合产生感应电压，由两者的绕组匝数关系可知第一辅助绕组SD1上产生的感应电压也为此时第一辅助绕组SD1与第二二极管D2以及第二滤波电容C2形成回路，第一辅助绕组SD1自动向滤波电容C2充电，第二滤波电容C2上的电压将上升，而由于第一滤波电容C1与第二滤波电容C2上的电压之和始终等于电压U0，第一滤波电容C1将处于放电状态，导致第一滤波电容C1上的电压下降，到达稳态时第一滤波电容C1与第二滤波电容C2上的电压将相等，因此整个电路具有良好的均压效果。
在本实用新型的一具体实施例中，一组元件参数可选择如下：
输入直流电压：550V；
S1与S2的开关频率：24kHz；
高频变压器匝数比P1:N1:SD1:SD2:SD3:SD4＝10:11:5:2.5:2.5；
电解电容C1、C2、C3、C4：单只5600μH，200V；
电阻R1、R2、R3、R4：56kΩ，5.0W；
二极管D1、D2、D3、D4：600V，5A；
二极管D5、D6：1200V，5A；
本实施例中不需要复杂的控制电路，在工作时通过辅助绕组的作用可以达到自动均压，具有结构紧凑，均压效果好等特点，可用于半桥逆变型等离子切割机等实际应用中。
本实用新型提出的电容器串联均压电路，在电容由于容值或者漏电流等原因出现端电压不均等时，通过辅助绕组为端电压不均等的滤波电容进行充放电以使每个滤波电容上的端电压相等。并且本实用新型提出的电路无需额外的控制电路，大大节约了成本，均压效果好。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。