CN1941589B - 电功率转换器电路 - Google Patents

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Abstract

在根据本发明的电功率转换器电路中包括与AC电源级联连接的含有二极管21至24的整流电路、线圈2以及含有开关器件11之14的全桥电路的电功率转换器电路以转换AC至DC并还转换DC至AC，还包括含有二极管4和开关器件15并连接在所述全桥电路DC输出端之间的串联电路，并且还控制位于所述全桥电路上臂的一个开关器件和位于所述全桥电路下臂的一个开关器件，例如开关器件11和12或开关器件13个14在特定时间段内同时导通。根据本发明的电功率转换器电路有利于减少其组成部分数量、尺寸、重量和生产成本。

Description

电功率转换器电路
技术领域
本发明涉及电功率转换器电路，包括用于改善输入功率因数并抑制高次谐波的AC至DC转换器以及用于执行DC至AC转换的DC至AC转换器。
背景技术
图6是包括如所附专利文档1描述的功率因数改善电路和DC至AC转换器电路的传统电功率转换器电路的电路框图。图7是描述传统电功率转换器电路运行的波形图。
在图6中示出了AC电源1、线圈2和3、电容器4和5、变压器6、开关器件11至15以及二极管21至27。详细说来，功率因数改善电路(AC至DC转换器电路)由包括二极管21至24以及开关器件15的整流电路组成。DC至DC转换器电路(DC至AC转换器电路加上AC至DC转换器电路)包括具有全桥结构的转换器电路以及包括二极管26、27和电容器5的整流与平滑电路。
当AC电源1的电压为正而功率因数改善电路的开关器件15导通(turn ON)时，来自AC电源1的电流经由二极管21、线圈2、开关器件15和二极管24流回AC电源1，这就增加了线圈2的电流i2。当AC电源1的电压为正而开关器件15断开(turn OFF)时，来自线圈2的电流经由二极管25、电容器4、二极管24、AC电源1和二极管21流回线圈2，这就降低了线圈2的电流i2。当AC电源1的电压为负时，二极管23和22代替二极管21和24导通以获得与以上描述相类似的结果。由以上对功率因数改善电路运行的描述可知，通过如图7所示改变开关器件15的门信号VG15就可能控制电流i2和输入电流。因而不仅能够改善输入功率因数并减少输入电流高次谐波，还能从AC输入电压获取DC电压(电容器4的电压)。
在上述DC至DC转换器电路中，在开关器件11和14导通的情况下将电容器4两端生成的电压经由开关器件11和14加到变压器6上，并在变压器6的次级边对其进行整流。这样就获取了与AC电源1隔离的DC电压(电容器5的电压)。以相同的方式当开关器件13和12导通时，就可将负电压加到变压器6上并将电能馈至其次级边。在把高频AC电压加到变压器上的情况下，就可经常使用将DC转换至AC并进一步将AC转换至DC的上述方法以减小变压器的大小。
[专利文档1]未审查日本专利申请2005-110434(对应于US 2005/0068796 A1)
实现图6所示电功率转换器电路就有必要使用许多组成部分，这样就会引起减少电功率转换器电路大小、重量和生产成本之间的矛盾。
考虑前述问题，就希望提供一种有助于减少组成部分、减小尺寸、重量和生产成本的电功率转换器电路。
发明内容
根据所附权利要求1的主题，提供一种包括含有二极管的整流电路、线圈以及含有开关器件的全桥电路的电功率转换器电路；所述整流电路、线圈和全桥电路与AC电源级联连接；所述电功率转换器电路将AC电功率转换成DC电功率；所述电功率转换器电路还将已转换的DC电功率进一步转换成AC电功率；所述电功率转换器电路包括：
含有二极管和开关器件的串联电路，所述串联电路连接在所述全桥电路DC输出端之间；以及
位于所述全桥电路上臂的一个开关器件和位于所述全桥电路下臂的一个开关器件在特定时间段内同时导通。
根据所附权利要求2的主题，提供一种包括含有二极管的整流电路、线圈以及含有开关器件的全桥电路的电功率转换器电路；所述整流电路、线圈和全桥电路与AC电源级联连接；所述电功率转换器电路将AC电功率转换成DC电功率；所述电功率转换器电路还将已转换的DC电功率进一步转换成AC电功率；所述电功率转换器电路包括：
含有二极管和开关器件的串联电路，所述串联电路连接在所述全桥电路DC输出端之间；以及
位于所述全桥电路上臂的两个或更多开关器件和位于所述全桥电路下臂的两个或更多开关器件在特定时间段内同时导通。
在所附权利要求1中所述的电功率转换器电路中，组成所述全桥电路的任何一个开关器件都可由二极管代替(所附权利要求3的主题)。
在所附权利要求1中所述的电功率转换器电路中，位于所述全桥电路上臂的一个开关器件、位于所述全桥电路下臂的一个开关器件以及在所述串联电路中的开关器件在特定时间段内同时导通(所附权利要求4的主题)。
因为根据本发明可以减少组成电功率转换器电路的组成部分，所以根据本发明的电功率转换器电路有助于减少其尺寸、重量和生产成本。根据所附权利要求2的主题，减半所述开关器件的导通电阻(ON-resistance)并降低传导损耗。由于根据所附权利要求3的主题可以省略一个门驱动器电路，因而就能获取生产成本较低的电功率转换器电路。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的电功率转换器电路的电路框图。
图2是描述图1所示电功率转换器电路运行的波形图。
图3是描述图1所示电功率转换器电路另一种运行的波形图。
图4是根据本发明第二实施例的电功率转换器电路的电路框图。
图5是描述图4所示电功率转换器电路运行的波形图。
图6是包括如所附专利文档1描述的AC至DC转换器电路和DC至AC转换器电路的传统电功率转换器电路的电路框图。
图7是描述图6所示传统电功率转换器电路运行的波形图。
具体实施方式
此后将参考示出本发明较佳实施例的附图对本发明进行详细描述。
图1是根据本发明第一实施例的电功率转换器电路的电路框图。根据第一实施例的电功率转换器电路在传统电功率转换器电路中在具有全桥结构的转换器电路DC端之间连接含有电容器4和开关器件15的串联电路，并省去传统电功率转换器电路中的二极管25。
图2中的VG11至VG15分别代表图1中开关器件11至15的门信号，而V6则表示由变压器6产生的电压。
在如上所述的电路配置中，在开关器件11和12导通且AC电源1的电压为正时，来自AC电源1的电流经由二极管21、线圈2、开关器件11、开关器件12和二极管24流回AC电源1，这增加了输入电流和线圈2的电流i2。在开关器件11和12断开且AC电源1的电压为正时，来自线圈2的电流经由电容器4、开关器件15的寄生二极管、二极管24、AC电源1和二极管21流回线圈2，这降低了输入电流和线圈2的电流i2。
当AC电源1的电压为负时，二极管23和22代替二极管21和24导通以获得与以上描述相类似的结果。因此通过调整开关器件11和12同时导通的周期(T)，就能如图2中T1至T4所示控制输入电流并改善输入功率因数。由于获取了电容器4两端的整流电压，就可从AC电压中获取DC电压。
在DC至DC转换器电路中，通过导通开关器件11、14和15，就可经由从电容器4流经开关器件11、变压器6、开关器件14和开关器件15再回到电容器4的路径对变压器施加电压。通过导通开关器件13、12和15，就可经由从电容器4经开关器件13、变压器6、开关器件12和开关器件15再回到电容器4的回路对变压器施加负电压。在变压器6的次级边对其两端生成的AC电压进行整流，从而获取电容器5两端的隔离DC电压。因为省略了传统电功率转换器电路中的二极管25，所以根据第一实施例的电功率转换器电路就便于减小尺寸、重量以及生产成本的降低。
图3是描述图1所示电功率转换器电路另一种运行的波形图。在图3中，电功率转换器电路不仅驱动开关器件11和12，而且同时驱动开关器件13和14以控制输入电流，而这可从图3中的T11至T14显见。通过驱动上述开关器件，电流就可通过从电源1经由二极管21或23、开关器件11和12以及开关器件13和14，二极管22和24再到电源1的回路而增大。开关器件11至14的导通电阻是图2所示电功率转换器电路运行所致的导通电阻的一半。由此就可降低传导损耗。
图4是根据本发明第二实施例的电功率转换器电路的电路框图。图5是描述图4所示电功率转换器电路运行的波形图。
现参考图4，图1中的开关器件13由图4中的二极管28代替。根据第二实施例的电功率转换器电路使用比开关器件更便宜的二极管有利于省略门驱动器电路并减小其尺寸、重量和生产成本的。在图4中用于组成桥路的开关器件13由二极管28所替代。同样也可无条件地使用二极管28代替开关器件11、12和14。
图4中的功率因数改善电路的运行方式与图1中的功率因数改善电路相同并有利于输入功率因数的改善及电容器4两端获取的DC电压。DC至DC转换器电路接通可从图4中的T21至T24显见的开关器件11、14和15以通过从电容器4经开关器件11、变压器6、开关器件14和开关器件15再到电容器4的回路而施加电容器4两端的电压至变压器6。通过开关器件11、14和15的断开，就可通过从变压器6经由二极管28、电容器4、开关器件15的寄生二极管以及开关器件12的寄生二极管再到变压器6的回路重新生成变压器6的激发能量以重置变压器6。当开关器件11、14和15导通时，能量就由变压器6的初级边提供给次级边，并获取电容器5两端的隔离DC电压。

Claims (4)

1.一种电功率转换器电路，它包括含有二极管的整流电路、线圈、含有开关器件的全桥电路、以及变压器；所述整流电路、线圈和全桥电路与AC电源级联连接，所述变压器的初级边连接所述全桥电路的两个输出端；所述电功率转换器电路将AC电功率转换成DC电功率；所述电功率转换器电路还将已转换的DC电功率进一步转换成AC电功率；所述电功率转换器电路包括：
包含电容器和开关器件的串联电路，所述串联电路连接在所述全桥电路的DC输入端之间；以及
使位于所述全桥电路上臂上的开关器件之一和位于所述全桥电路下臂上的开关器件之一在某一时间段内同时导通之后，存在位于所述全桥电路上臂和下臂上的开关器件全部断开的期间。
2.一种电功率转换器电路，它包括含有二极管的整流电路、线圈、含有开关器件的全桥电路、以及变压器；所述整流电路、线圈和全桥电路与AC电源级联连接，所述变压器的初级边连接所述全桥电路的两个输出端；所述电功率转换器电路将AC电功率转换成DC电功率；所述电功率转换器电路还将已转换的DC电功率进一步转换成AC电功率；所述电功率转换器电路包括：
包含电容器和开关器件的串联电路，所述串联电路连接在所述全桥电路DC输入端之间；以及
使所述全桥电路上臂上的开关器件中的两个或更多和所述全桥电路下臂上的开关器件中的两个或更多的开关器件在某一时间段内同时导通之后，存在位于所述全桥电路上臂和下臂上的开关器件全部断开的期间。
3.如权利要求1所述的电功率转换器电路，其特征在于，组成所述全桥电路的任何一个开关器件都用二极管代替。
4.如权利要求1所述的电功率转换器电路，其特征在于，位于所述全桥电路上臂上的开关器件之一、位于所述全桥电路下臂上的开关器件之一以及在所述串联电路中的开关器件在某一时间段内同时导通。
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