CN1479441A - 电力再生电路及电力变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力再生电路及电力变换装置，可抑制浪涌电压，且抑制能量损耗，改善电力变换功率。包括与变换变压器的初级线圈的线圈部分并联连接的第1充放电元件、与初级线圈的线圈部分并联连接的第2充放电元件。对于第1充放电元件，在第1开关元件切换到关断时，使积蓄在初级线圈侧的能量充电，在第2开关元件切换到关断时，使充电能量向平滑电容器C1充电，对于第2充放电元件，在第2开关元件切换到关断时，使积蓄在初级线圈侧的能量充电，在第1开关元件切换到关断时，使充电能量向平滑电容器充电。

Description

电力再生电路及电力变换装置

技术领域

本发明涉及一种电力再生电路及电力变换装置。

背景技术

参照图7对作为电力变换装置的一种的推挽变频器进行说明。在图中所示的推挽变频器中，FET1是第1开关元件，FET2是第2开关元件，T是变换变压器，Vin是直流电源(输出直流电压Vin)，D1和D2是整流二极管，L是扼流圈，C1和C2是第1和第2平滑电容器。

SC1是连接在第1开关元件FET1的源极和漏极之间的第1缓冲电路，SC2是连接在第2开关元件FET2的源极和漏极之间的第2缓冲电路。

在这样的推挽变频器中，在未设置第1和第2缓冲电路SC1和SC2时，第1和第2开关元件FET1和FET2从接通切换到关断时，由于流经变换变压器T的初级线圈FN的电流瞬间变为零，因此，因变换变压器T的初级线圈FN的磁漏电感的反电动势，在第1和第2开关元件FET1和FET2的源极和漏极之间产生浪涌电压(急剧的电压变化)。这样的浪涌电压或击穿第1和第2开关元件FET1和FET2，或增加工作损耗。因此，为了抑制在第1和第2开关元件FET1和FET2上产生上述浪涌电压而设置第1和第2缓冲电路SC1和SC2。即，在第1和第2缓冲电路SC1和SC2中，通过吸收因上述反电动势而在第1和第2开关元件FET1和FET2的源极和漏极之间产生的浪涌电压，来降低浪涌电压。

在此，图8示出上述推挽变频器的主要部分的工作波形。在图8中，VG1是第1开关元件FET1的栅极电压，VG2是第2开关元件FET2的栅极电压，Vd2是第2开关元件FET2的漏极电压，Vd1是第1开关元件FET1的漏极电压，IS1是第1缓冲电路SC1的缓冲电流，IS2是第2缓冲电路SC2的缓冲电流。

上述推挽变频器中的第1和第2缓冲电路SC1和SC2，由第1和第2缓冲电容器C01、C02和缓冲电阻R01、R02的串联电路构成，因此，在降低上述浪涌电压时，会无用地消耗大量电力，降低了推挽变频器整体的电力变换效率。

另外，例如，第1或第2开关元件FET1、FET2关断、第2或第1开关元件FET2或FET1接通、第1或第2开关元件FET1、FET2的源极和漏极间的电压从Vin变化成2Vin时，向第1或第2缓冲电路SC1或SC2上流过大的缓冲电流，会无用地消耗大量的电力，因此，这一点也导致了推挽变频器整体的电力变换效率的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力再生电路及电力变换装置，可抑制在第1或第2开关元件从接通切换到关断时产生的浪涌电压，而另一方面，可抑制随之产生的能量损耗，改善电力变换效率。

本发明所述的一种电力再生电路，包括：在初级线圈上具有中间抽头(中間タップ)的变换变压器；连接在上述变换变压器的初级线圈的一端与接地侧之间的第1开关元件；连接在上述初级线圈的另一端与接地侧之间的第2开关元件；与连接在上述变换变压器的初级线圈的中间抽头和接地侧之间的直流电源并联连接的平滑电容器，用于使电力变换装置电力再生，该电力变换装置是使上述两开关元件间隔着共同关断的期间而交替进行接通、关断的电力变换装置，其中，至少包括：充放电元件，与上述初级线圈的一方的端部和上述中间抽头之间的线圈部分并联连接；充放电路径，响应上述两开关元件中与上述初级线圈的一方的端部连接的一方的开关元件切换到关断的切换动作，在上述线圈部分与上述充放电元件之间构成第1闭合电路，响应另一方的开关元件切换到关断的切换动作，在上述线圈部分、上述充放电元件及上述平滑电容器之间构成第2闭合电路。

前述和后述的所谓的连接，不仅是指象实施方式这样地各个元件彼此之间直接连接的方式，只要能够进行上述电力再生，也包括各个元件之间通过其他元件间接连接的方式。从而，第1开关元件连接在变换变压器的初级线圈的一端与接地侧之间的方式、第2开关元件连接在初级线圈的另一端与接地侧之间的方式、直流电源连接在变换变压器的初级线圈的中间抽头与接地侧之间的方式、平滑电容器与上述直流电源并联连接的方式等，无论直接或间接都可以。

所谓第1开关元件和第2开关元件的接通、关断，是将电气电路闭合的状态称为接通，将电气电路断开的状态称为关断。在此情况下，第1开关元件和第2开关元件不仅可以是晶体管、可控硅、双向二极管等电气元件，只要是具有机械触点的元件，例如，继电器触点和机械触点等，归纳而言，只要具有开关功能即可。

上述变换变压器只要至少在初级线圈侧具有一个中间抽头，可以是任何形式。

上述直流电源并不应当仅限定解释为原电池或二次蓄电池等电池，只要是产生直流的装置就可以。该情况下，直流电源不仅可以与电力变换装置一体化，也可以另外单独配置而被外装于其上。

在上述充放电元件中有电容器，但只要是具有能积蓄电荷功能的元件就可以。

上述平滑电容器只要是具有能抑制直流电源的电压变动而直流化的平滑作用的元件就可以。

根据本发明，关于在第1和第2开关元件切换到关断时，在变换变压器的端部产生的能量，能通过使充放电元件充电来进行抑制，而另一方面，能使充电在充放电元件上的能量向平滑电容器充电，因此，充电到该平滑电容器的能量作为流向变换变压器的电流能够再利用，能大幅地改善电力的变换效率。

另外，最好上述第1闭合电路包括：连接在上述充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈的一方的端部的电压上升而导通的至少一个导通元件，上述第2闭合电路包括：连接在上述充放电元件与上述导通元件的连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述连接部的电压下降而导通的至少另一个导通元件。

本发明所述的一种电力再生电路，包括：在初级线圈上具有中间抽头的变换变压器；连接在上述变换变压器的初级线圈的一端与接地侧之间的第1开关元件；连接在上述初级线圈的另一端与接地侧之间的第2开关元件；与连接在上述变换变压器的初级线圈的中间抽头和接地侧之间的直流电源并联连接的平滑电容器，用于使电力变换装置电力再生，该电力变换装置是使上述两开关元件间隔着共同关断的期间而交替进行接通、关断的电力变换装置，其中，包括：第1充放电元件，与上述初级线圈的一端和中间抽头之间的第1线圈部分并联连接；第2充放电元件，与上述初级线圈的另一端和中间抽头之间的第2线圈部分并联连接；第1充放电路径，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分与上述第1充放电元件之间构成第1闭合电路，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分、上述第1充放电元件及上述平滑电容器之间构成第2闭合电路；第2充放电路径，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分与上述第2充放电元件之间构成第3闭合电路，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分、上述第2充放电元件及上述平滑电容器之间构成第4闭合电路。

根据本发明，关于在第1和第2开关元件从接通切换到关断时，在变换变压器的初级线圈的一端或另一端上产生的能量，能通过使第1和第2充放电元件充电来进行抑制，而另一方面，能使充电到第1和第2充放电元件上的能量向平滑电容器充电，因此，充电到该平滑电容器的能量作为流向变换变压器的电流能够再利用，能大幅地改善电力的变换效率。

最好上述第1闭合电路包括第1导通元件，上述第1导通元件连接在上述第1充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈一端的电压上升而导通；上述第2闭合电路包括第2导通元件，上述第2导通元件连接在上述第1充放电元件与上述第1导通元件的第1连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第1连接部的电压下降而导通；上述第3闭合电路包括第3导通元件，上述第3导通元件连接在上述第2充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈另一端的电压上升而导通；上述第4闭合电路包括第4导通元件，上述第4导通元件连接在上述第2充放电元件与上述第3导通元件的第2连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第2连接部的电压下降而导通。

另外，作为构成上述充放电路径的导通元件，有其导通具有方向性的二极管，但不应当仅限定解释于此，只要具有能构成上述充放电路径的导通的功能，无论其导通的方向性如何都可以，此外，无论其元件的结构是电气性的还是机械性的都可以。

本发明所述的一种电力变换装置，包括：在初级线圈上具有中间抽头的变换变压器；连接在上述变换变压器的初级线圈的一端的第1开关元件；连接在上述初级线圈的另一端的第2开关元件；与连接在上述变换变压器的初级线圈的中间抽头上的直流电源并联连接的平滑电容器，使上述两开关元件间隔着共同关断的期间而交替进行接通、关断，其中，包括：第1充放电元件，与上述初级线圈的一端和中间抽头之间的第1线圈部分并联连接；第2充放电元件，与上述初级线圈的另一端和中间抽头之间的第2线圈部分并联连接；第1充放电路径，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分与上述第1充放电元件之间构成第1闭合电路，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分、上述第1充放电元件及上述平滑电容器之间构成第2闭合电路；第2充放电路径，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分与上述第2充放电元件之间构成第3闭合电路，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分、上述第2充放电元件及上述平滑电容器之间构成第4闭合电路。

本发明所述的电力变换装置，其中上述第1闭合电路包括第1导通元件，上述第1导通元件连接在上述第1充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈一端的电压上升而导通，上述第2闭合电路包括第2导通元件，上述第2导通元件连接在上述第1充放电元件与上述第1导通元件的第1连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第1连接部的电压下降而导通，上述第3闭合电路包括第3导通元件，上述第3导通元件连接在上述第2充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈另一端的电压上升而导通，上述第4闭合电路包括第4导通元件，上述第4导通元件连接在上述第2充放电元件与上述第3导通元件的第2连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第2连接部的电压下降而导通。

附图说明

图1是本发明的实施方式的推挽变频器的电路图；

图2是示出图1的电路的工作波形图；

图3(a)是图1的主要部分、即第1缓冲电路的第1缓冲电容器充电、第2缓冲电路的第2缓冲电容器放电时的工作说明图；

图3(b)是图1的主要部分、即第1缓冲电路的第1缓冲电容器放电、第2缓冲电路的第2缓冲电容器充电时的工作说明图；

图4是用于说明图3的工作的波形图；

图5是本发明的其他实施方式的推挽变频器的电路图；

图6是用于说明图5的工作的波形图；

图7是现有的推挽变频器的电路图；

图8是示出图7的电路的工作波形图。

其中，附图标记说明如下：

FET1…第1开关元件

FET2…第2开关元件

T…变换变压器

SC1…第1缓冲电路

SC2…第2缓冲电路

具体实施方式

以下，基于附图中示出的实施方式，说明本发明的详细内容。

图1是作为本发明的实施方式的电力变换装置的推挽变频器的整体电路图，图2是示出图1的推挽变频器整体的工作波形图，图3(a)和图3(b)是图1的推挽变频器的主要部分的电路图，图4是示出图3的主要部分电路的工作波形图。在这些图中，与图7和图8对应的部分使用相同的标记。

参照这些图，FET1是第1开关元件，FET2是第2开关元件，T是变换变压器，Vin是直流电源，D1和D2是整流二极管，L是扼流圈，C1是第1平滑电容器，C2是第2平滑电容器。

第1开关元件FET1是通过高电平的栅极电压VG1的外加而接通，串联连接在变换变压器T的初级线圈FN的一端a1与接地侧之间。

第2开关元件FET2是通过高电平的栅极电压VG2的外加而接通，串联连接在变换变压器T的初级线圈FN的另一端a2与接地侧之间。

变换变压器T具有初级线圈FN和次级线圈SN。由于变换变压器的初级线圈FN具有中间抽头IT1，因此，具有从中间抽头IT1到一端a1的线圈部分FN1、和从中间抽头IT1到另一端a2的线圈部分FN2。再有，这些线圈被缠绕在没有图示的对置的一对E型铁氧体磁芯的中央脚上。因此，积蓄在变换变压器T的电感上的能量几乎全部积蓄在该铁氧体磁芯上，因此，如后所述，即使用初级线圈FN的一方的线圈部分FN1再生能量，或使用另一方的线圈部分FN2再生，都是再生积蓄在铁氧体磁芯内的相同的能量。

直流电源Vin连接在变换变压器T的中间抽头IT1与接地侧之间。直流电源Vin的正极与上述中间抽头IT1连接，并且其负极与接地侧连接。第1平滑电容器C1与直流电源Vin并联连接。在变换变压器T的初级线圈FN中，上述第1线圈部分FN1的线圈匝数与上述第2线圈部分FN2的线圈匝数相同。

变换变压器T的次级线圈SN也具有中间抽头IT2。变换变压器T的次级线圈SN的一端和另一端，分别通过第1整流二极管D1和第2整流二极管D2连接在一起，同时，通过扼流圈L连接在一方的输出端OUT1上。变换变压器T的中间抽头IT2连接在另一方的输出端OUT2上。第2平滑电容器C2并联连接在两输出端OUT1与OUT2之间。

SC1是第1缓冲电路，SC2是第2缓冲电路。由两缓冲电路SC1和SC2构成相对于本实施方式的推挽变频器的电力再生电路。再有，从所谓的抑制浪涌电压的观点出发，该电力再生电路也可以称作浪涌电压抑制电路，本发明并不限定于它的名称。

第1缓冲电路SC1包括：与变换变压器T的初级线圈FN的线圈部分FN1并联的作为第1充放电元件的第1缓冲电容器C3；连接在第1缓冲电容器C3与中间抽头IT1之间，响应初级线圈FN的一端a1的电压上升而导通的作为导通元件的第1缓冲二极管D3；连接在第1缓冲电容器C3和第1缓冲二极管D3的第1连接部b1、与接地侧(是与第1平滑电容器C1的接地侧共用的接地侧，以下的接地侧全部是共用接地侧)之间，响应第1连接部b1的电压下降而导通的作为导通元件的第2缓冲二极管D4。以该第1缓冲二极管D3和第2缓冲二极管D4，构成第1充放电路径，在第1开关元件FET1从接通切换到关断时，使积蓄在初级线圈FN侧上的能量对第1缓冲电容器C3充电，在第2开关元件FET2从接通切换到关断时，使其充电能量向第1平滑电容器C1充电。

第2缓冲电路SC2包括：与变换变压器T的初级线圈FN的线圈部分FN2并联的作为第2充放电元件的第2缓冲电容器C4；连接在第2缓冲电容器C4与中间抽头IT1之间，响应初级线圈FN的另一端a2的电压上升而导通的作为导通元件的第3缓冲二极管D5；连接在第2缓冲电容器C4和第3缓冲二极管D5的第2连接部b2、与第1平滑电容器C1的接地侧之间，响应第2连接部b2的电压下降而导通的作为导通元件的第4缓冲二极管D6。以该第3缓冲二极管D5和第4缓冲二极管D6，构成第2充放电路径，在第2开关元件FET2从接通切换到关断时，使积蓄在初级线圈FN侧上的能量对第2缓冲电容器C4充电，在第1开关元件FET1从接通切换到关断时，使其充电能量向第1平滑电容器C1充电。

参照图2，说明具有上述结构的推挽变频器的工作。在图2中，VG1示出第1开关元件FET1的栅极电压，VG2示出第2开关元件FET2的栅极电压，Vd2示出第2开关元件FET2的漏极电压，Vd1示出第1开关元件FET1的漏极电压，Id1示出第1开关元件FET1的漏电流，Id2示出第2开关元件FET2的漏电流，VS1示出变换变压器T的次级线圈SN的一端的电压，VS2示出变换变压器T的次级线圈SN的另一端的电压，Vout示出输出端OUT1和OUT2间的输出电压，IL示出流过扼流圈L的输出电流。波形的高电平示出有效状态。

第1开关元件FET1和第2开关元件FET2响应外加在各自栅极上的第1栅极电压VG1和第2栅极电压VG2的高电平化而接通。第1开关元件FET1和第2开关元件FET2响应外加在各自栅极上的第1栅极电压VG1和第2栅极电压VG2的低电平化而关断。象这样地，第1开关元件FET1和第2开关元件FET2对图2中示出的第1栅极电压VG1和第2栅极电压VG2的变化作出响应。即，按照图2，第1开关元件FET1和第2开关元件FET2间隔着共同关断的期间而交替进行接通、关断。

对第1开关元件FET1和第2开关元件FET2共同关断的期间进行说明。在变换变压器T的初级线圈FN中，设从其中间抽头IT1到一端a1的线圈部分FN1的电压为Vp1，从变换变压器T的初级线圈FN的中间抽头IT1到另一端a2的线圈部分FN2的电压为Vp2。

这时，在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2上不同时流过漏电流Id1和Id2，因此，各自的漏极电压Vd1和Vd2等于直流电源Vin的值，即，Vd1＝Vd2＝Vin。

下面，对在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2共同关断的期间之后，第1开关元件FET1接通时的情况进行说明。这时，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1为零，因此，在一方的线圈电压Vp1为-Vin的同时，另一方的线圈电压Vp2为与线圈电压Vp1的极性相反的极性的结果是-Vp1＝Vin。即，第2开关元件FET2的漏极电压Vd2为Vin+Vp2＝Vin+Vin＝2Vin。

接着，在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2共同关断的期间之后，第2开关元件FET2接通时，与上述相反，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1等于2Vin。这时，第2开关元件FET2的漏极电压Vd1为零。

象这样地，在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2各自的漏极电压Vd1和Vd2变化为零、Vin、2Vin的同时，各自的漏电流Id1和Id2也相对应地流过。

变换变压器T的次级线圈SN的线圈电压VS1和VS2被整流二极管D1和D2整流之后，通过扼流圈L和第2平滑电容器C2而被平滑，作为输出电压Vout输出到两输出端OUT1和OUT2之间。这时的通过扼流圈L的输出电流IL如图2所示地变化。

在此，在图2中，在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2分别从接通切换到关断时，各自的漏极电压Vd1和Vd2过冲(overshoot)。例如，从第1开关元件FET1和第2开关元件FET2共同关断的状态，仅第1开关元件FET1接通时，直流电源Vin的电流通过变换变压器T的初级线圈FN，进一步通过第1开关元件FET1的源极和漏极，而流向接地侧。这时，在线圈部分FN1的电感成分上积蓄着与上述通过的电流对应的能量。因此，在第1开关元件FET1从上述接通切换到关断，在将要切换到第1开关元件FET1和第2开关元件FET2共同关断的瞬间，积蓄在线圈部分FN1的电感成分上的能量将产生高压而放电。但是，由于第1开关元件FET1和第2开关元件FET2变为共同关断，因此，不流过漏电流Id1和Id2，各自的漏极电压Vd1和Vd2应当为直流电源Vin的值，即Vd1＝Vd2＝Vin，但第1开关元件FET1的漏极电压Vd1因上述能量的产生而过冲至Vin值以上。另一方面，在线圈部分FN2上产生与线圈部分FN1极性相反的相同电压，其结果是第2开关元件FET2的漏极电压Vd2下冲(undershoot)。象这样的过冲，实际上要完全抑制很困难，图2中示出的过冲量，示出通过本实施方式的缓冲电路SC1和SC2而抑制为抑制状态，即，抑制在2Vin以下，第1开关元件FET1和第2开关元件FET2未击穿的状态。

下面，参照图1、图2、特别是图3(a)和图3(b)及图4，说明本实施方式的第1和第2缓冲电路SC1和SC2的工作。图3(a)示出第1开关元件FET1从接通切换到关断时的主要部分的充放电路径，此外，图3(b)示出第2开关元件FET2从接通切换到关断时的主要部分的充放电路径。

在图4中，VG1、VG2、Vd1、Vd2是与前述相同的电压波形，各自的电压波形的变化已在前面叙述过，所以省略其说明。Ic1是流过第1缓冲电路SC1的第1缓冲电容器C3的电流，Ic2是流过第2缓冲电路SC2的第2缓冲电容器C4的电流，Ir1是流过第1缓冲电路SC1的第2缓冲二极管D4的电流，Ir2是流过第2缓冲电路SC2的第4缓冲二极管D6的电流。

(1)在第1开关元件FET1接通，第2开关元件FET2关断时(图4的期间①)：

在第1栅极电压VG1为高电平，第1开关元件FET1接通，第2栅极电压VG2为低电平，第2开关元件FET2关断的期间①中，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1为零，第2开关元件FET2的漏极电压Vd2为2Vin。

在这样的状态下，第2缓冲电路SC2的第2缓冲电容器C4被充电成Vc2＝Vin。

对该充电进行说明，在该期间①以前的第1开关元件FET1和第2开关元件FET2共同关断的状态下，各自的漏极电压Vd1和Vd2都为Vin。在该状态下，在第1开关元件FET1从关断上升到接通，切换到期间①的瞬间，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1变为零，第2开关元件FET2的漏极电压Vd2变为2Vin。因此，第2缓冲电路SC2的第2缓冲电容器C4由图1中箭头方向的电流Ic2充电成Vc2＝Vin。在该情况下，第2缓冲电容器C4被向其一侧电极、即变换变压器T的初级线圈FN的另一端a2成为高电位的方向进行充电。

(2)在第2开关元件FET2保持关断状态，第1开关元件FET1从上述(1)的接通状态切换到关断时(从期间①切换到期间②时)：

在该切换的瞬间，由于上述的理由，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1过冲，将变化成2Vin以上的高电压，而另一方面，第2开关元件FET2的漏极电压Vd2下冲至零附近。

其结果，由于变换变压器T中的初级线圈FN的一端a1的电压变高，因此，第1缓冲电路SC1的第1缓冲二极管D3导通。由此，在变换变压器T的第1线圈部分FN1与第1缓冲电容器C3及第1缓冲二极管D3之间，构成如图3(a)所示的箭头方向的充电路径(闭合电路)LP1。第1缓冲电容器C3由该充电路径LP1内的充电电流Ic1充电。

另一方面，由于第2缓冲电路SC2的第2缓冲电容器C4被充电成Vc2＝Vin，因此，当初级线圈FN的另一端a2的电压由于下冲而降低到接近零时，第2缓冲电容器C4的另一方电极、即连接部b2的电压降低到-Vin。其结果，第4缓冲二极管D6导通，在第2缓冲电容器C4、第2线圈部分FN2、第1平滑电容器C1、第4缓冲二极管D6及第2缓冲电容器C4之间，同样地构成如图3(a)所示的箭头方向的放电路径(闭合电路)LP2。这样，通过第4缓冲二极管D6，向第2缓冲电容器C4流入电流Ir2，使第2缓冲电容器C4放电。其结果，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1的过冲被抑制成第1开关元件FET1不被击穿的电压，同时，其被抑制的浪涌电压部分被能量再生于第1平滑电容器C1。

进一步详细说明该能量再生。

第1缓冲电路SC1和第2缓冲电路SC2各自的目的不是使其自身完全没有浪涌电压，其目的是把浪涌电压抑制在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2各自的耐压电压以下。在象现有这样的由缓冲电阻和缓冲电容器的串联电路构成的缓冲电路的情况下，对缓冲电容器充电和放电的电流，通过缓冲电阻几乎都变为热能而消耗掉，该被消耗的能量部分作为无用的电力消耗，成为使电力变换效率降低的主要原因。

(3)在上述(2)的切换经过之后的期间②：

该期间②，第1栅极电压VG1和第2栅极电压VG2都变为低电平，第1开关元件FET1和第2开关元件FET2都为关断。在该期间②中，第1开关元件FET1和第2开关元件FET2各自的漏极电压Vd1都等于Vin。

(4)在上述(3)之后的期间③：

该期间与上述(1)的期间①相反，第2栅极电压VG2成为高电平，第2开关元件FET2接通，第2开关元件FET2的漏极电压Vd2成为零，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1成为2Vin。在该状态下，第1缓冲电路SC1的第1缓冲电容器C3被充电成Vc2＝Vin。

(5)在第1开关元件FET1保持关断的状态，第2开关元件FET2从上述(4)的接通状态切换到关断时(从期间③切换到期间④时)：

该切换的时候与上述(2)相反。即，第2开关元件FET2的漏极电压Vd2过冲，变化为2Vin以上的高电压，而另一方面，第1开关元件FET1的漏极电压Vd1下冲至零附近。

其结果，由于变换变压器T中的初级线圈FN的另一端a2的电压变高，因此，第2缓冲电路SC2的第2缓冲二极管D5导通，其结果，在变换变压器T的线圈部分FN2和第2缓冲电容器C4及第3缓冲二极管D5之间，构成如图3(b)所示的箭头方向的充电路径(闭合电路)LP3。由此，第2缓冲电容器C4由充电电流Ic2充电。

另一方面，由于第1缓冲电路SC1的第1缓冲电容器C3被充电为Vc1＝Vin，因此，当初级线圈FN的一端a1的电压由于下冲而降低到接近零时，第1缓冲电容器C3的另一侧电极、即连接部b1的电压降低到-Vin。其结果，第2缓冲二极管D4导通，结果是，在第1缓冲电容器C3、第1线圈部分FN1、第1平滑电容器C1及第2缓冲二极管D4之间，构成如图3(b)所示的箭头方向的放电路径(闭合电路)LP4。这样，通过第2缓冲二极管D4，向第1缓冲电容器C3流入电流Ir1，在使第1缓冲电容器C3放电的同时，该放电能量充电至第1平滑电容器C1。其结果，第2开关元件FET2的漏极电压Vd2的过冲被抑制为第2开关元件FET2不被击穿的电压，同时，其被抑制的浪涌电压部分被能量再生于第1平滑电容器C1。

在本实施方式的情况下，第1缓冲电路SC1和第2缓冲电路SC2各自的来自第1缓冲电容器C3、第2缓冲电容器C4的放电电流，被充电至第1平滑电容器C1。而接着在第1开关元件FET1或第2开关元件FET2接通时，被充电至第1平滑电容器C1的电荷作为流向变换变压器T的电流而被再利用。

在以上这样的本实施方式的情况下，在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2从接通切换到关断的瞬间，在各自的漏极电压Vd1和Vd2将过冲抑制在规定电压以下的同时，由于能将该抑制的电压作为能量而再生，因此，电力变换效率提高。

图5是本发明的其他实施方式的推挽变频器的整体电路图，图6是放大示出图5的电路的主要部分的工作波形的波形图。图5中，与图1对应的部分使用相同的标记，省略其相同标记部分的说明。以该实施方式为特征的结构是，与第1缓冲电路SC1和第2缓冲电路SC2各自的第2缓冲二极管和第4缓冲二极管并联地连接电容器。

图6中示出：Ic1和Ic1’分别是流向图1和图4各自的第1缓冲电路SC1的第1缓冲电容器C3的电流，Ir1和Ir1’分别是流向图1和图4各自的第1缓冲电路SC1的第2缓冲二极管D3的电流。再有，虽然在图6中没有示出，但流向图5的第2缓冲电路SC2的第2缓冲电容器C4的电流Ic2’，成为与电流Icl’相位180度不同的电流，流向图5的第2缓冲电路SC2的第4缓冲二极管D6的电流Ir2’，成为与电流Ir1’相位180度不同的电流，因此省略其图示。

根据图5的电路，从第1开关元件FET1和第2开关元件FET2分别由接通切换到关断的瞬间起，就流过用于能量再生的电流Ir1’和Ir2’，那么地，浪涌电压的抑制就早了些。因此，最好能在第1开关元件FET1和第2开关元件FET2中使用性能优越的MOSFET。

根据本发明，减少了抑制浪涌电压时的能量损耗，能改善电力的变换效率。

Claims (6)

1.一种电力再生电路，包括：在初级线圈上具有中间抽头的变换变压器；连接在上述变换变压器的初级线圈的一端与接地侧之间的第1开关元件；连接在上述初级线圈的另一端与接地侧之间的第2开关元件；与连接在上述变换变压器的初级线圈的中间抽头和接地侧之间的直流电源并联连接的平滑电容器，用于使电力变换装置电力再生，该电力变换装置是使上述两开关元件间隔着共同关断的期间而交替进行接通、关断的电力变换装置，其特征在于，至少包括：

充放电元件，与上述初级线圈的一方的端部和上述中间抽头之间的线圈部分并联连接；

充放电路径，响应上述两开关元件中与上述初级线圈的一方的端部连接的一方的开关元件切换到关断的切换动作，在上述线圈部分与上述充放电元件之间构成第1闭合电路，响应另一方的开关元件切换到关断的切换动作，在上述线圈部分、上述充放电元件及上述平滑电容器之间构成第2闭合电路。

2.如权利要求1所述的电力再生电路，其特征在于，

上述第1闭合电路包括：连接在上述充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈的一方的端部的电压上升而导通的至少一个导通元件，

上述第2闭合电路包括：连接在上述充放电元件与上述导通元件的连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述连接部的电压下降而导通的至少另一个导通元件。

3.一种电力再生电路，包括：在初级线圈上具有中间抽头的变换变压器；连接在上述变换变压器的初级线圈的一端与接地侧之间的第1开关元件；连接在上述初级线圈的另一端与接地侧之间的第2开关元件；与连接在上述变换变压器的初级线圈的中间抽头和接地侧之间的直流电源并联连接的平滑电容器，用于使电力变换装置电力再生，该电力变换装置是使上述两开关元件间隔着共同关断的期间而交替进行接通、关断的电力变换装置，其特征在于，包括：

第1充放电元件，与上述初级线圈的一端和中间抽头之间的第1线圈部分并联连接；

第2充放电元件，与上述初级线圈的另一端和中间抽头之间的第2线圈部分并联连接；

第1充放电路径，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分与上述第1充放电元件之间构成第1闭合电路，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分、上述第1充放电元件及上述平滑电容器之间构成第2闭合电路；

第2充放电路径，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分与上述第2充放电元件之间构成第3闭合电路，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分、上述第2充放电元件及上述平滑电容器之间构成第4闭合电路。

4.如权利要求3所述的电力再生电路，其特征在于，

上述第1闭合电路包括第1导通元件，上述第1导通元件连接在上述第1充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈一端的电压上升而导通，

上述第2闭合电路包括第2导通元件，上述第2导通元件连接在上述第1充放电元件与上述第1导通元件的第1连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第1连接部的电压下降而导通，

上述第3闭合电路包括第3导通元件，上述第3导通元件连接在上述第2充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈另一端的电压上升而导通，

上述第4闭合电路包括第4导通元件，上述第4导通元件连接在上述第2充放电元件与上述第3导通元件的第2连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第2连接部的电压下降而导通。

5.一种电力变换装置，包括：在初级线圈上具有中间抽头的变换变压器；连接在上述变换变压器的初级线圈的一端的第1开关元件；连接在上述初级线圈的另一端的第2开关元件；与连接在上述变换变压器的初级线圈的中间抽头上的直流电源并联连接的平滑电容器，使上述两开关元件间隔着共同关断的期间而交替进行接通、关断，其特征在于，包括：

第1充放电元件，与上述初级线圈的一端和中间抽头之间的第1线圈部分并联连接；

第2充放电元件，与上述初级线圈的另一端和中间抽头之间的第2线圈部分并联连接；

第1充放电路径，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分与上述第1充放电元件之间构成第1闭合电路，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第1线圈部分、上述第1充放电元件及上述平滑电容器之间构成第2闭合电路；

第2充放电路径，响应上述第2开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分与上述第2充放电元件之间构成第3闭合电路，响应上述第1开关元件切换到关断的切换动作，在上述第2线圈部分、上述第2充放电元件及上述平滑电容器之间构成第4闭合电路。

6.如权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，

上述第1闭合电路包括第1导通元件，上述第1导通元件连接在上述第1充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈一端的电压上升而导通，

上述第2闭合电路包括第2导通元件，上述第2导通元件连接在上述第1充放电元件与上述第1导通元件的第1连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第1连接部的电压下降而导通，

上述第3闭合电路包括第3导通元件，上述第3导通元件连接在上述第2充放电元件与上述初级线圈的中间抽头之间，响应上述初级线圈另一端的电压上升而导通，

上述第4闭合电路包括第4导通元件，上述第4导通元件连接在上述第2充放电元件与上述第3导通元件的第2连接部、和上述平滑电容器的接地侧之间，响应上述第2连接部的电压下降而导通。

Images