CN105281575B - 一种均压电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均压电路，利用反激变压器实现能量的转移，当出现正、负直流母线偏压的情况时，能够从电压偏高的直流母线上转移能量至电压偏低的直流母线上，以达到均压的目的，相比于现有技术的均压方案，避免了能量的损耗。

Description

一种均压电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种均压电路。

背景技术

现有技术中的很多电压变换电路中都会出现正、负直流母线偏压的情况，例如三电平升压Boost电路，当其工作在不可控整流状态时，就会出现正、负直流母线偏压的情况，可能会导致电路中器件的电压应力超标，对器件造成损坏。

现有技术中的一种均压方案是在正、负直流母线上各连接一个放电电阻，当出现正、负直流母线偏压的情况时，对电压偏高的直流母线进行放电，来实现均压的目的。然而，采用放电电阻的均压方案避免会导致能量的损耗，并且放电电阻发热，还需要进行相应的散热处理。

发明内容

本发明实施例提供一种均压电路，用以避免能量损耗。

一种均压电路，包括反激变压器，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一开关管、第二开关管；所述反激变压器包括第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组；其中：

所述第一绕组和所述第一二极管串联后，与所述第一开关管串联构成第一支路；

所述第二绕组和所述第二二极管串联后，与所述第二开关管串联构成第二支路；

所述第三绕组和所述第三二极管串联构成第三支路；

所述第四绕组和所述第四二极管串联构成第四支路；

所述第一支路的第一绕组同名端对应的一端，和所述第三支路的第三绕组异名端对应的一端相连，相连后的接线端连接正直流母线；

所述第二支路的第二绕组异名端对应的一端，和所述第四支路的第四绕组同名端对应的一端相连，相连后的接线端连接负直流母线；

所述第一支路的第一绕组异名端对应的一端，和所述第二支路的第二绕组同名端对应的一端相连，相连后的接线端连接正、负直流母线间两个母线电容的接线端；

所述第三支路的第三绕组同名端对应的一端，和所述第四支路的第四绕组异名端对应的一端相连。

本发明的有益效果包括：

本发明实施例提供的方案中，当出现正、负直流母线偏压的情况时，利用反激变压器能够实现能量的转移，从电压偏高的直流母线上转移能量至电压偏低的直流母线上，以达到均压的目的，并且避免了能量的损耗。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的均压电路的示意图；

图2为本发明实施例1提供的均压电路的工作状态示意图之一；

图3为本发明实施例1提供的均压电路的工作状态示意图之二；

图4为本发明实施例2提供的均压电路的示意图之一；

图5为本发明实施例2提供的均压电路的示意图之二；

图6为本发明实施例2提供的均压电路的工作状态示意图；

图7为本发明实施例3提供的均压电路的示意图之一；

图8为本发明实施例3提供的均压电路的示意图之二。

具体实施方式

为了给出避免能量损耗的实现方案，本发明实施例提供了一种均压电路，结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

图1所示为本发明实施例1提供的均压电路，包括反激变压器T、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第一开关管Q1、第二开关管Q2；反激变压器T包括第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组；其中：

第一绕组和第一二极管D1串联后，与第一开关管Q1串联构成第一支路；

第二绕组和第二二极管D2串联后，与第二开关管Q2串联构成第二支路；

第三绕组和第三二极管D3串联构成第三支路；

第四绕组和第四二极管D4串联构成第四支路；

第一支路的第一绕组同名端p1对应的一端，和第三支路的第三绕组异名端s1对应的一端相连，相连后的接线端连接正直流母线Vp；

第二支路的第二绕组异名端p4对应的一端，和第四支路的第四绕组同名端s4对应的一端相连，相连后的接线端连接负直流母线Vn；

第一支路的第一绕组异名端p2对应的一端，和第二支路的第二绕组同名端p3对应的一端相连，相连后的接线端连接正、负直流母线Vp和Vn间两个母线电容C1和C2的接线端；

第三支路的第三绕组同名端s2对应的一端，和第四支路的第四绕组异名端s3对应的一端相连。

其中，本发明对反激变压器T的第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组该四个绕组的线圈匝数比不做特别限定。较佳的，该四个绕组的线圈匝数比为1:1:1:1，或者近似为1:1:1:1，可以达到更好的均压效果。

为了进一步说明本发明实施例1提供的均压电路，下面对其工作原理进行阐述。在下面工作原理的阐述过程中，假设第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制端输入相同的PWM信号，即第一开关管Q1和第二开关管Q2同时导通、同时关断。

在正直流母线Vp的电压高于负直流母线Vn的电压的情况下，在第一开关管Q1、第二开关管Q2同时导通时，图1所示的均压电路工作状态如图2所示。第一支路中的第一绕组励磁，形成母线电容C1→第一绕组→第一二极管D1→第一开关管Q1→母线电容C1的励磁储能回路，母线电容C1因提供励磁能量电压减小，即正直流母线Vp的电压减小；第二支路中的第二绕组的感应电压为同名端p3正，异名端p4负，因此第二二极管D2反向截止；第三支路中的第三绕组的感应电压为同名端s2正，异名端s1负，因此第三二极管D3反向截止；第四支路中的第四绕组的感应电压为同名端s4正，异名端s3负，因此第四二极管D4反向截止。

在第一开关管Q1、第二开关管Q2同时关断时，图1所示的均压电路工作状态如图3所示。此时，第一支路中的第一绕组停止励磁，第一绕组释能到第一开关管Q1的结电容上；第二支路中的第二绕组的感应电压方向发生了变化，第二绕组释能到第二开关管Q2的结电容上；第三支路中的第三绕组的感应电压方向虽然发生了变化，但由于正直流母线Vp的电压高于负直流母线Vn的电压，因此第三二极管D3仍然反向截止；第四支路中的第四绕组的感应电压方向发生了变化，因此第四二极管D4正向导通，第四支路中的第四绕组释能，形成了第四绕组→第四二极管D4→母线电容C2→第四绕组的释能回路，母线电容C2被充电，母线电容C2电压增大，即负直流母线Vn的电压增大。

即在正直流母线Vp的电压高于负直流母线Vn的电压的情况下，通过反激变压器T，可以从母线电容C1上转移能量到母线电容C2上，即从正直流母线Vp上转移能量到负直流母线Vn上，直至正直流母线Vp的电压等于负直流母线Vn的电压。

同理，在负直流母线Vn的电压高于正直流母线Vp的电压的情况下，在第一开关管Q1、第二开关管Q2同时导通时，第二支路中的第二绕组励磁，母线电容C2因提供励磁能量电压减小，即负直流母线Vn的电压减小；在第一开关管Q1、第二开关管Q2同时关断时，第三支路中的第三绕组释能，母线电容C1被充电，母线电容C1电压增大，即正直流母线Vp的电压增大。具体工作原理不再详述。

即在负直流母线Vn的电压高于正直流母线Vp的电压的情况下，通过反激变压器T，可以从母线电容C2上转移能量到母线电容C1上，即从负直流母线Vn上转移能量到正直流母线Vp上，直至正直流母线Vp的电压等于负直流母线Vn的电压。

实施例2：

本发明实施例2还提供了一种均压电路，在上述实施例1提供的均压电路的基础上，还可以包括第一续流单元和第二续流单元中的至少一个，其中：

第一续流单元并联于第一支路中串联的第一绕组和第一二极管D1的两端；在第一绕组中储有能量、第一开关管Q1关断时，第一绕组可以通过第一二极管D1、第一续流单元构成续流回路；

第二续流单元并联于第二支路中串联的第二绕组和第二二极管D2的两端；在第二绕组中储有能量、第二开关管Q2关断时，第二绕组可以通过第二二极管D2、第二续流单元构成续流回路。

图4所示即为同时增加了第一续流单元和第二续流单元的均压电路。

进一步的，第一续流单元和第二续流单元具体可以为吸收电路，如RCD吸收电路、RC吸收电路等。

图5所示即为第一续流单元和第二续流单元均为RCD吸收电路的均压电路。

上述吸收电路仅为一个示例，并不用于限定本发明，其它能够起到续流作用的电路也可以作为本发明提供的均压电路中第一续流单元和第二续流单元的具体实现方式。

在均压电路中增加第一续流单元后，在第一绕组中储有能量、第一开关管Q1关断时，第一绕组通过第一二极管D1、第一续流单元构成续流回路，能够减小第一开关管Q1的电压应力，对第一开关管Q1起到保护作用。

同理，在均压电路中增加第二续流单元后，在第二绕组中储有能量、第二开关管Q2关断时，第二绕组可以通过第二二极管D2、第二续流单元构成续流回路，能够减小第二开关管Q2的电压应力，对第一开关管Q2起到保护作用。

图6所示即为在正直流母线Vp的电压高于负直流母线Vn的电压的情况下，第一开关管Q1和第二开关管Q2同时关断时图5所示的均压电路的工作状态。

可见，采用本发明实施例2提供了的均压电路，电路可靠性更高。

实施例3：

为了进行电流环控制，在上述实施例1或实施例2提供的均压电路的基础上，还可以包括第一电流检测单元和第二电流检测单元，其中：

第一绕组和第一二极管D1串联后，与第一开关管Q1、第一电流检测单元串联构成第一支路；

第二绕组和第二二极管D2串联后，与第二电流检测单元、第二开关管Q2、串联构成第二支路。

图7所示即为在图4所示的均压电路的基础上同时增加了第一电流检测单元和第二电流检测单元的均压电路。

在本发明的其它实施例中，图7中第一开关管Q1和第一电流检测单元的位置可以互换，第二开关管Q2和第二电流检测单元的位置也可以互换。但是，较佳的，按照图7所示的次序顺次串联，更易于实际实施时电流环控制的实现。

进一步的，第一电流检测单元具体可以为分流器电阻，也可以为电流互感器；第二电流检测单元具体可以为分流器电阻，也可以为电流互感器。

为了进一步易于实际实施时电流环控制的实现，第一电流检测单元和第二电流检测单元最好不要同时为分流器电阻。

图8所示即为第一电流检测单元为分流器电阻Rs、第二电流检测单元为电流互感器CT的的均压电路。

上述分流器电阻和电流互感器仅为两个示例，为两个常用的电流检测器件，并不用于限定本发明，其它电流检测器件也可以作为本发明提供的均压电路中电流检测单元的具体实现方式。

在均压电路中增加第一电流检测单元和第二电流检测单元后，可以进行电流环控制，同时也可以对流经开关管的电流进行监测，避免开关管过流受损。

综上所述，采用本发明实施例提供的方案，能够自动实现均压，避免能量损耗，提高电路效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种均压电路，其特征在于，包括反激变压器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一开关管、第二开关管；所述反激变压器包括第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组；其中：

所述第一绕组和所述第一二极管串联后，与所述第一开关管串联构成第一支路；

所述第二绕组和所述第二二极管串联后，与所述第二开关管串联构成第二支路；

所述第三绕组和所述第三二极管串联构成第三支路；

所述第四绕组和所述第四二极管串联构成第四支路；

所述第一支路的第一绕组同名端对应的一端，和所述第三支路的第三绕组异名端对应的一端相连，相连后的接线端连接正直流母线；

所述第二支路的第二绕组异名端对应的一端，和所述第四支路的第四绕组同名端对应的一端相连，相连后的接线端连接负直流母线；

所述第一支路的第一绕组异名端对应的一端，和所述第二支路的第二绕组同名端对应的一端相连，相连后的接线端连接正、负直流母线间两个母线电容的接线端；

所述第三支路的第三绕组同名端对应的一端，和所述第四支路的第四绕组异名端对应的一端相连；

所述第一支路的第一绕组异名端对应的一端和所述第二支路的第二绕组同名端对应的一端相连的接线端，与所述第三支路的第三绕组同名端对应的一端和所述第四支路的第四绕组异名端对应的一端相连的接线端共地。

2.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，还包括第一续流单元，所述第一续流单元并联于所述第一支路中串联的第一绕组和第一二极管的两端。

3.如权利要求2所述的均压电路，其特征在于，所述第一续流单元为吸收电路。

4.如权利要求1所述的均压电路，其特征在于，还包括第二续流单元，所述第二续流单元并联于所述第二支路中串联的第二绕组和第二二极管的两端。

5.如权利要求4所述的均压电路，其特征在于，所述第二续流单元为吸收电路。

6.如权利要求1-5任一所述的均压电路，其特征在于，还包括第一电流检测单元和第二电流检测单元，其中：

所述第一绕组和所述第一二极管串联后，与所述第一开关管、所述第一电流检测单元串联构成第一支路；

所述第二绕组和所述第二二极管串联后，与所述第二电流检测单元、所述第二开关管串联构成第二支路。

7.如权利要求6所述的均压电路，其特征在于，所述第一电流检测单元为分流器电阻或电流互感器；所述第二电流检测单元为分流器电阻或电流互感器。