一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路

    专利查询2025-08-09  20


    本发明涉及一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路及其控制方式,属于电力电子领域。


    背景技术:

    1、高频链逆变器在光伏、电动汽车、不间断电源等领域有着广泛的应用。高频链逆变器主要分为整流型逆变器与周波变换型逆变器。整流型逆变器的拓扑结构包括变压器一次侧dc/ac变换器、变压器二次侧ac/dc变换器以及正弦脉宽调制的dc/ac变换器,然而,由于整流型逆变器采用了三级功率变换器,其效率相对较低。

    2、相比之下,周波变换型逆变器将变压器二次侧直接与ac/ac变换器连接,使得系统中包含的功率变换器缩减为两级,从而提高了逆变器的转换效率和功率密度。然而,周波变换型逆变器面临的一个主要问题是变压器漏感与次级侧器件寄生电容之间的谐振,这会导致变压器输出电压振荡,产生次级侧器件上的高电压尖峰,增加了器件的电压应力,从而威胁到器件的安全性。

    3、为了解决这一问题,有人提出在次级器件上增加rc吸收电路,以减小电压振荡,但这同时降低了逆变器的效率。因此,如何有效抑制电压振荡并提高逆变器的工作效率,成为当前需要解决的重要问题。


    技术实现思路

    1、技术问题:本发明的目的是提出一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路,该钳位电路能够减轻此类逆变器的电压振荡现象,减小次级侧器件上出现的高电压尖峰。

    2、技术方案:

    3、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

    4、一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路,周波变换型高频链逆变器包括全桥电路、变压器、周波变换电路和有源钳位电路,全桥电路连接变压器的原边,变压器的副边连接周波变换电路,所述有源钳位电路包括全桥整流电路、钳位电容、rc吸收电路和反激电路,有源钳位电路通过全桥整流电路连接变压器副边输出侧,通过反激电路连接直流输入电源,

    5、所述全桥整流电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4,二极管d1的阳极和二极管d2的阴极相连且公共端为g,二极管d3的阳极和二极管d4的阴极相连且公共端为h,公共端g和公共端h分别连接变压器副边的两端,二极管d1的阴极和二极管d3的阴极共同连接到钳位电容cp的一端,二极管d2的阴极和二极管d4的阴极共同连接到钳位电容cp的另一端;

    6、所述反激电路包括开关管mp、反激变压器t2、反激变压器漏感lk2、反激变压器励磁电感lm和二极管d5;钳位电容cp一端通过开关管mp和反激变压器漏感lk2连接到反激变压器t2原边的一端,钳位电容cp另一端连接到反激变压器t2原边的另一端,反激变压器励磁电感lm并联在反激变压器原边的两端,反激变压器副边同名端与直流输入电源vdc负极连接,反激变压器副边非同名端经二极管d5与直流输入电源vdc正极连接;

    7、所述rc吸收电路包括吸收电阻rx、吸收电容cx和二级管dx,吸收电阻rx和吸收电容cx并联后与二级管dx串联,再并联在反激变压器t2的两端。

    8、本发明一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路,所述有源钳位电路通过钳位电容的钳位作用抑制变压器输出电压的电压振荡,同时通过反激电路将振荡能量反馈给直流输入电源;

    9、全桥整流电路将变压器副边的交流电压转化成直流电压,用于钳位电容充电;钳位电容通过钳位作用将变压器副边两端的振荡电压限制到电容钳位电压附近,通过开关管控制钳位电容的充电和放电,实现钳位电容的电荷平衡,开关管开通时,钳位电容放电,电容中储存的能量转化到反激变压器的励磁电感中,开关管关闭时,钳位电容充电,反激变压器的励磁电感储存的能量反馈至直流输入电源。

    10、有益效果:

    11、本发明所提出的一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路,可有效抑制电压振荡现象,降低了开关管的电压应力,延长了器件的使用寿命,提高了逆变器的安全性和可靠性,同时反馈变压器漏感和开关管寄生电容振荡能量至直流输入电源,提高了逆变器的效率。



    技术特征:

    1.一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路,周波变换型高频链逆变器包括全桥电路、变压器、周波变换电路和有源钳位电路,全桥电路连接变压器的原边,变压器的副边连接周波变换电路,其特征在于,所述有源钳位电路包括全桥整流电路、钳位电容、rc吸收电路和反激电路,有源钳位电路通过全桥整流电路连接变压器副边输出侧,通过反激电路连接直流输入电源,

    2.根据权利要求1所述的一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路,其特征在于:所述有源钳位电路通过钳位电容的钳位作用抑制变压器输出电压的电压振荡,同时通过反激电路将振荡能量反馈给直流输入电源;


    技术总结
    本发明公开了一种周波变换型高频链逆变器的有源钳位电路,属于电力电子领域。周波变换型高频链逆变器包含全桥电路、变压器、周波变换电路、有源钳位电路。全桥电路为逆变电路,通过变压器将其与周波变换电路连接起来;周波变换电路由四组双向开关管组成,经LC滤波后输出交流电;有源钳位电路由全桥整流电路、钳位电容、RC吸收电路以及反激电路组成。本发明所提出的有源钳位电路,通过钳位电容的钳位作用能够有效抑制电压振荡现象,同时通过反激电路将振荡能量反馈给直流输入电源,提高了逆变器的工作效率。

    技术研发人员:孟凡刚,张鹏举,李峰,管嘉楠
    受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学(威海)
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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