CN102084580B - 电斩波电路用有源阻尼电路 - Google Patents

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Abstract

一种斩波电路用缓冲电路，所述斩波电路具有至少一个斩波晶体管，所述斩波晶体管的端子连接于第一线路和第二线路，所述第一线路处于电源电位而所述第二线路处于接地电位，所述缓冲电路包括电容元件和对电容元件充电的充电二极管，所述充电二极管和电容元件彼此串联并一同并联于斩波晶体管，所述缓冲电路包括电感元件，所述电感元件具有连接于处在充电二极管和电容元件之间的连接点的第一端以及连接于其中一条线路的第二端。

Description

电斩波电路用有源阻尼电路
发明领域
本发明涉及向电子设备电气供电的逆变器中使用类型的斩波电路用缓冲电路。
发明背景
逆变器通常包括具有彼此串联的成对斩波晶体管的斩波电路。这些成对的斩波晶体管并联在第一线路和第二线路之间。第一线路处在电源电位而第二线路处在接地电位。这类逆变器受热应变并受浪涌电压和使它们的器件受应变作用的电压快速变化的影响。
为了弥补这些缺陷，已知将斩波电路联系于缓冲电路，该缓冲电路包括电容元件和对电容元件充电的充电二极管，其电容元件和充电二极管彼此串联并在每对斩波晶体管中都并联于斩波晶体管中的一个。缓冲电路还包括电阻器，该电阻器具有连接于处在充电二极管和电容元件之间的连接点的第一端以及连接于第一线路的第二端。因此，当斩波晶体管从其导通状态切换至其非导通状态时，源自切换的能量损失通过电容元件中的二极管恢复，所述二极管允许在晶体管端子两侧保持零电压。当斩波晶体管受控制以切换至其导通状态时，存储在电容元件中的能量消耗在电阻器中。配有这种缓冲器电路的斩波电路由此表现出低效率。
发明目的
本发明的一个目的是提供用来提高配有缓冲电路的斩波电路效率的装置。
发明内容
为此，本发明提供斩波电路用缓冲电路，所述斩波电路具有至少一个斩波晶体管，所述斩波晶体管的端子连接于第一线路和第二线路，所述第一线路处于电源电位而所述第二线路处于接地电位，缓冲电路包括电容元件和用于对电容元件充电的充电二极管，充电二极管和电容元件彼此串联并一同与斩波晶体管并联。缓冲电路包括电感元件，该电感元件具有连接于处在充电二极管和电容元件之间的连接点的第一端以及连接于线路之一的第二端。
因此，存储在电容元件中的能量经由电感元件重新注入到第一线路。这能减少将斩波晶体管切换至其非导通状态造成的能量损失。
优选地，缓冲电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管连接于电感元件的第二端并连接于另一条线路，并且所述驱动晶体管拥有对电感元件充电的导通状态以及使电感元件放电的非导通状态。
驱动晶体管用来控制将恢复的能量恢复至第一线路。
较为有利地，驱动晶体管受到控制以在电感元件被完全充电前从其导通状态切换至其非导通状态，且优选地，驱动晶体管受到控制以当跨电容元件两侧的电压达到大约电源电位的一半时就从其导通状态切换至其非导通状态。
通过在电容元件放电结束前使电感元件放电，电容元件的放电因减少转移时间的夹带效应而加速，由此能够增大斩波频率。流过电感元件的电流也受到限制。
较为有利地，保护晶体管串联在充电二极管和电容元件之间。
保护晶体管用来避免意外地将来自电源的电力传输通过电感元件。
优选地，二极管在电感元件的第一端和第二线路之间并联于电容元件。
该二极管用来避免在电感元件和电源线之间的能量转移结束时用来自电感元件的能量对电容元件重新充电。
在阅读以下本发明的特定、非限制性实施例的描述时会发现本发明的其它特征和优点。
附图说明
参见附图，在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的配有缓冲电路的斩波电路一部分的示意图；
图2是缓冲电路的变化实施例的局部图；
图3是根据本发明第二实施例的配有缓冲电路的斩波电路与图1相似的示图；以及
图4是缓冲电路的变化实施例与图2相似的示图。
具体实施方式
参见附图，本发明在这里以传统方式连接于网络予以描述，所述网络用于分配如连接于引擎的交流发电机提供的电力的逆变器应用。
逆变器包括处于电源电位Vond的电源线路1以及接地线2(处于0伏(V)电位)，在两条线路之间连接有传统的斩波电路。
斩波电路包括成对的斩波晶体管3、4，成对的斩波晶体管3、4彼此串联。成对的斩波晶体管3、4(图中仅示出一对)并联在电源线路1和接地线2之间。斩波晶体管3、4是绝缘栅双极晶体管(IGBT)型，并且各自具有连接于序列发生器型控制电路5的栅极。
斩波电路联系于缓冲电路，该缓冲电路包括电容元件7，该电容元件7串联于用来对电容元件7充电的充电二极管6。充电二极管6和电容元件7并联于斩波晶体管4。更准确地说，充电二极管6连接于斩波晶体管3、4之间的连接点，而电容元件7本身接地。
缓冲电路包括首先连接于充电二极管6和电容元件7之间的连接点、其次连接于电源线路1的升压线路。升压线路顺次包括电感元件8，该电感元件8具有连接于电容元件7和充电二极管6之间的连接点的第一端以及连接于二极管9的第二端，二极管9本身连接于与电源线路1相连的二极管10。
驱动晶体管11首先连接于二极管9和10之间的升压线路，其次连接于接地线2以并行于电容元件7延伸。该驱动晶体管11是栅极连接于控制电路5的硅上金属氧化物场效应管(MOSFET)。
斩波电路的操作本身是已知的并且在此不予以详细说明。
电容元件7恢复与将斩波晶体管4从其导通状态切换至非导通状态相关联的能量，并在切换瞬间保持跨其端子两侧基本上为零电压。电容元件7因此利于斩波晶体管4从其导通状态切换至非导通状态。充电二极管6用来单向地对电容元件7充电。
当斩波晶体管4已返回其导通状态并且驱动晶体管11达到其导通状态时，能量从电容元件7转移至电感元件8。这种能量转移用来使电流流过电感元件8，以当驱动晶体管11达到其非导通状态时触发升压模式。
如果流过电容元件7的电流在驱动晶体管11断开的瞬间为零，则经由电感元件8、充电二极管6、二极管9和二极管10发生能量转移。流过电感元件8的电流遵循直线放电曲线。
如果流过电容元件7的电流在驱动晶体管11断开的瞬间为非零，则通过由电容元件7和电感元件8构成的谐振系统、充电二极管6、二极管9和二极管10发生能量转移。流过电感元件8和电容元件7的电流跟随一正弦波的踪迹，该正弦波的周期P正比于电容元件7的电容C与电感元件的电感L之比的平方根(P＝2.π.(C/L)1/2)。优选地，当跨电容元件7两侧的电压达到电源电压的大约一半时，驱动晶体管11到达其非导通状态。
在斩波晶体管4已从其非导通状态切换至导通状态后，电感元件8将能量从电容元件7转移至电源线路1。
晶体管9防止电流逆流过电感元件8，并因此防止在能量从电感元件8转移至电源线路1结束时电容元件7再充电。
在一个变例中，如图2所示，保护晶体管12连接在充电二极管6和电容元件7之间，并受控制电路5控制以在驱动晶体管11达到其导通状态而斩波晶体管4处于其非导通状态时(能量从电源线1经过充电二极管6、电感元件8和二极管9、10至驱动晶体管11转移)防止电路器件损坏。
二极管13在电感元件8的第一端和接地线2之间并联于电容元件7。
与前面描述相同或相似的要素在示出第二实施例的图3中以相同附图标记表示。
在该实施例中，缓冲电路连接于电源线路1并且并联于斩波晶体管3而不是如图1所示连接于接地线2和并联于斩波晶体管4。
缓冲电路包括电容元件7，该电容元件7串联于用来对电容元件7充电的充电二极管6。充电二极管6和电容元件7并联于斩波晶体管3。更准确地说，充电二极管6连接于斩波晶体管3、4之间的连接点，而电容元件7连接于电源线路1。
缓冲电路包括首先连接于充电二极管6和电容元件7之间的连接点、其次连接于接地线2的升压线路。升压线路顺次包括电感元件8，该电感元件8具有连接于电容元件7和充电二极管6之间的连接点的第一端以及连接于二极管9的第二端，二极管9本身连接于与接地线2相连的二极管10。
驱动晶体管11首先连接于二极管9、10之间的升压线路，其次连接于电源线路1以并行于电容元件7延伸。
在第二实施例的一个变例中，如图4所示，保护晶体管12连接在充电二极管6和电容元件7之间，并受控制电路5控制以在驱动晶体管11达到其导通状态而斩波晶体管3处于其非导通状态(能量从电源线路1经过充电二极管6、电感元件8和二极管9、10至驱动晶体管11转移)的情形下防止电路器件损坏。
二极管13在电感元件8的第一端和接地线路1之间并联于电容元件7。
自然，本发明不限于前述实施例，并可对其施加变型而不会脱离权利要求所定义的本发明的范围。
具体地说，缓冲电路可具有与所描述结构不同的结构，尤其是不需要具有驱动晶体管或二极管。如果逆变器连接于三相交流电(AC)的电源，则该逆变器具有三对晶体管，或者如果逆变器连接于两相AC电源则具有两对晶体管(图中仅示出一对晶体管以使附图更为清楚)。
晶体管11、12以及二极管9、10和13是选用的。

Claims (5)

1.一种用于斩波电路的缓冲电路，所述斩波电路具有至少一个斩波晶体管，所述斩波晶体管连接在第一线路和第二线路之间且所述斩波晶体管有端子连接于所述第一线路或所述第二线路，所述第一线路处于电源电位并且所述第二线路处于接地电位，所述缓冲电路包括电容性元件和用于对所述电容性元件充电的充电二极管，所述充电二极管和所述电容性元件彼此串联并一同并联于所述斩波晶体管，所述缓冲电路还包括电感性元件，所述电感性元件具有连接于处在所述充电二极管与所述电容性元件之间的连接点的第一端以及连接于未连接所述端子的所述线路的第二端，其中所述缓冲电路包括串联在所述充电二极管与所述连接点之间的保护晶体管。
2.如权利要求1所述的缓冲电路，其特征在于，所述缓冲电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管连接于所述电感性元件的第二端并连接于连接所述端子的所述线路，并且所述驱动晶体管拥有用于对所述电感性元件充电的导通状态以及用于使所述电感性元件放电的非导通状态。
3.如权利要求2所述的缓冲电路，其特征在于，所述驱动晶体管受到控制以在所述电感性元件被完全充电前从其导通状态切换至其非导通状态。
4.如权利要求3所述的缓冲电路，其特征在于，所述驱动晶体管受到控制以当跨所述电容性元件的电压达到所述电源电位大约一半时从其导通状态切换至其非导通状态。
5.如权利要求1所述的缓冲电路，其特征在于，当所述端子连接于所述第二线路时，二极管与所述电容性元件并联连接在所述电感性元件的所述第一端与所述第二线路之间。
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