一種雙向移相全橋軟開關(guān)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙向移相全橋軟開關(guān)電路，包括變壓器T、第一雙向移相全橋電路、第二雙向移相全橋電路及諧振電路，所述變壓器T通過諧振電路分別連接所述第一雙向移相全橋電路以及第二雙向移相全橋電路，降低了耗電量，提高了安全系數(shù)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙向移相全橋軟開關(guān)電路。 -種雙向移相全橋軟開關(guān)電路

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰電池生產(chǎn)工藝中不可或缺的一道工序是化成，即是對(duì)電池進(jìn)行二次充放電，化 成電源設(shè)備的充放電技術(shù)直接影響蓄電池的性能和使用。
[0003] -方面，基于技術(shù)和成本因素考慮，現(xiàn)有的電池化成充放電設(shè)備多數(shù)采用單向移 相功率變換結(jié)構(gòu)，而在電池放電過程中所釋放出的能量采取通過電阻放電的方式消耗掉， 造成極大的能源浪費(fèi)；對(duì)于規(guī)模較大的電池生產(chǎn)廠家，電池化成消耗的電能費(fèi)用可占到生 產(chǎn)成本的二至三成，每年化成檢測(cè)的電費(fèi)就是一筆不小的耗資；針對(duì)這一問題，現(xiàn)對(duì)如何降 低放電能量的耗費(fèi)并對(duì)其再利用成為電池生產(chǎn)企業(yè)迫切需要解決的問題。
[0004] 另一方面，化成充放電設(shè)備中，移相全橋模塊均采用傳統(tǒng)的硬開關(guān)模式，開關(guān)元件 是在承受電壓或電流的情況下接通或斷開電路的，因此在接通和關(guān)斷的過程中會(huì)產(chǎn)生較大 的開關(guān)損耗，且開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗也就越大；同時(shí)在開關(guān)過程中還會(huì)激起電路分布電 感和寄生電容的振蕩，帶來附加損耗并產(chǎn)生電磁干擾，因而硬開關(guān)電源頻率不能太高，還要 采取防止電磁干擾的措施，EMI特性差，效率低下，且其功率開關(guān)元件工作于硬開關(guān)模式，開 關(guān)損耗大，難以通過高頻化來提升功率密度。功率開關(guān)電路工作運(yùn)行中，易發(fā)生上下管直通 事故，安全系數(shù)不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種雙向移相全橋軟開關(guān)電路，降低了耗電 量，提高了安全系數(shù)。
[0006] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種雙向移相全橋軟開關(guān)電路，包括變壓器T、第一雙向移 相全橋電路以及第二雙向移相全橋電路，還包括諧振電路，所述變壓器T通過諧振電路分 別連接所述第一雙向移相全橋電路以及第二雙向移相全橋電路。
[0007] 進(jìn)一步地，所述諧振電路包括隔直電容C9、隔直電容C10、一諧振電感Lr及一諧振 電容Cr，所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)；
[0008] 所述第一雙向移相全橋電路包括開關(guān)管T1、開關(guān)管T2、開關(guān)管T3及開關(guān)管T4,所 述開關(guān)管T1與開關(guān)管T2串聯(lián)形成第一超前橋臂，所述開關(guān)管T3與開關(guān)管T4串聯(lián)形成第 一滯后橋臂，所述第一超前橋臂與第一滯后橋臂并聯(lián)；
[0009] 所述第二雙向移相全橋電路包括開關(guān)管T5、開關(guān)管T6、開關(guān)管T7及開關(guān)管T8,所 述開關(guān)管T5與開關(guān)管T6串聯(lián)形成第二超前橋臂，所述開關(guān)管T7與開關(guān)管T8串聯(lián)形成第 二滯后橋臂，所述第二超前橋臂與第二滯后橋臂并聯(lián)；
[0010] 所述變壓器τ的初級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C9連接至第一超前橋臂的中心點(diǎn)，另一 端連接至所述第一滯后橋臂的中心點(diǎn)；或者，所述變壓器T的初級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C9 連接至第一滯后橋臂的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第一超前橋臂的中心點(diǎn)；所述變壓器T 的次級(jí)側(cè)一端通過隔直電容CIO連接至第二超前橋臂的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第二滯 后橋臂的中心點(diǎn)；或者，所述變壓器T的次級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C10連接至第二滯后橋臂 的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第二超前橋臂的中心點(diǎn)；
[0011] 所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于所述隔離電容C9與變壓器T 初級(jí)側(cè)串聯(lián)支路的兩端，或者所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于所述隔 離電容Q0與變壓器T次級(jí)側(cè)串聯(lián)支路的兩端。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明雙向移相全橋軟開關(guān)電路，采用雙向移相全橋功率變 換結(jié)構(gòu)來控制能量的雙向傳遞，減少功能器件的體積和數(shù)量，大幅度提升能量利用率，有效 的節(jié)約大量能源；與現(xiàn)有的移相控制相比，具有更小的功率環(huán)流及電流應(yīng)力，并且可以很理 想的實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)功能，特別是能實(shí)現(xiàn)在輕載情況下的軟開關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0014] 圖1是本發(fā)明雙向移相全橋軟開關(guān)電路實(shí)施例一的電路圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明雙向移相全橋軟開關(guān)電路實(shí)施例二的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明雙向移相全橋軟開關(guān)電路，包括變壓器T、第一雙向 移相全橋電路、第二雙向移相全橋電路以及諧振電路，所述變壓器T通過諧振電路分別連 接所述第一雙向移相全橋電路以及第二雙向移相全橋電路。
[0017] 本發(fā)明中所述諧振電路包括隔直電容C9、隔直電容C10、一諧振電感Lr及一諧振 電容Cr，所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)；
[0018] 所述第一雙向移相全橋電路包括開關(guān)管T1、開關(guān)管T2、開關(guān)管T3及開關(guān)管T4,所 述開關(guān)管T1與開關(guān)管T2串聯(lián)形成第一超前橋臂，所述開關(guān)管T3與開關(guān)管T4串聯(lián)形成第 一滯后橋臂，所述第一超前橋臂與第一滯后橋臂并聯(lián)；
[0019] 所述第二雙向移相全橋電路包括開關(guān)管T5、開關(guān)管T6、開關(guān)管T7及開關(guān)管T8,所 述開關(guān)管T5與開關(guān)管T6串聯(lián)形成第二超前橋臂，所述開關(guān)管T7與開關(guān)管T8串聯(lián)形成第 二滯后橋臂，所述第二超前橋臂與第二滯后橋臂并聯(lián)；
[0020] 所述變壓器T的初級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C9連接至第一超前橋臂的中心點(diǎn)，另一 端連接至所述第一滯后橋臂的中心點(diǎn)；或者，所述變壓器T的初級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C9 連接至第一滯后橋臂的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第一超前橋臂的中心點(diǎn)；所述變壓器T 的次級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C10連接至第二超前橋臂的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第二滯 后橋臂的中心點(diǎn)；或者，所述變壓器T的次級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C10連接至第二滯后橋臂 的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第二超前橋臂的中心點(diǎn)；
[0021 ] 所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于所述隔離電容C9與變壓器T 初級(jí)側(cè)串聯(lián)支路的兩端，或者所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于所述隔 離電容Q0與變壓器T次級(jí)側(cè)串聯(lián)支路的兩端。
[0022] 本發(fā)明的一種實(shí)施例主要包括：雙向移相全橋功率變換主電路、CCLC諧振電路、 濾波電路、被化成的電池以及分別與2個(gè)全橋移相電路共8個(gè)功率開關(guān)管并聯(lián)的電容C1? C8〇
[0023] 上述的雙向移相全橋功率變換電路主要包括：高頻變壓器T、左側(cè)四個(gè)開關(guān)管 Τ1?Τ4和右側(cè)四個(gè)開關(guān)管Τ5?Τ8 ;開關(guān)管Τ1和Τ2串聯(lián)構(gòu)成左偵彳全橋變換電路的超前橋 臂，而開關(guān)管Τ3和Τ4串聯(lián)組成左側(cè)全橋變換電路的滯后橋臂；開關(guān)管Τ5和Τ6串聯(lián)構(gòu)成右 側(cè)全橋變換電路的超前橋臂，而開關(guān)管Τ7和Τ8串聯(lián)組成右側(cè)全橋變換電路的滯后橋臂。該 開關(guān)前臂和開關(guān)后臂組成移相全橋功率開關(guān)模型，兩側(cè)全橋的開關(guān)狀態(tài)相同，即同步開關(guān)， 對(duì)角開關(guān)輪流依次導(dǎo)通，導(dǎo)通角度為180°，則VD側(cè)全橋的逆變輸出電壓和VE側(cè)全橋的逆 變輸出折合到VD側(cè)后的電壓為占空比為50%的方波電壓。通過控制方波之間的相角來控 制功率大小及流向。
[0024] 電容C1?C8分別是Τ1?Τ8的諧振電容，包括寄生電容和外接電容，C1?C8分 別與Τ1?Τ8并聯(lián)，Cd和Ce為母線儲(chǔ)能電容，這里的功率開關(guān)管Τ1?Τ8選用全控型內(nèi)置 反向二極管；也可以選用沒有內(nèi)置反向二極管的全控型功率管，之后將反向二極管外置。
[0025] CCLC諧振電路通過諧振電感Lr，諧振電容Cr，隔直電容C9和C10之間的諧振作 用，實(shí)現(xiàn)了雙向移相全橋功率變換電路的零電壓和零電流接通電路，故簡稱為CCLC諧振電 路。CCLC諧振電路主要包括：諧振電感Lr，諧振電容Cr，隔直電容C9和C10 (隔直電容起 隔離直流的作用），如圖1所示，為該CCLC諧振電路的一種連接方式，該諧振電路的一端與 第一超前橋臂的中心點(diǎn)連接（即開關(guān)管T1和T2之間），諧振電路的另一端與第一滯后橋臂 的中心點(diǎn)連接（即開關(guān)管T3和T4之間）。諧振電感Lr和諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于隔 直電容C9與變壓器原邊串聯(lián)支路的兩端。
[0026] 如圖2所示，為CCLC的另一種連接方式，該諧振電路的一端與第二超前橋臂的中 心點(diǎn)連接（即開關(guān)管T5和T6之間），諧振電路的另一端與第二滯后橋臂的中心點(diǎn)連接（即 開關(guān)管T7和T8之間）。諧振電感Lr和諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于隔直電容C10與變壓 器原邊串聯(lián)支路的兩端。
[0027] 化成充放電過程為：VD輸入電壓經(jīng)開關(guān)管逆變后產(chǎn)生方波來激勵(lì)CCLC諧振電路 諧振輸出諧振電流，流經(jīng)變壓器T和同步移相全橋逆變電路，再經(jīng)濾波電容Ce輸出直流電 壓對(duì)化成電池 VE進(jìn)行充電；在放電過程中，化成電池 VE電流通過變壓器次級(jí)側(cè)移相全橋逆 變電路、變壓器T和CCLC諧振電路以及變壓器初級(jí)側(cè)移相全橋逆變電路和濾波電容Cd回 流到電源VD。這樣，構(gòu)成一個(gè)具有能量回饋功能的雙向移相全橋變換充放電的鋰電池化成 裝直。
[0028] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明雙向移相全橋軟開關(guān)電路，采用雙向移相全橋功率變 換結(jié)構(gòu)來控制能量的雙向傳遞，減少功能器件的體積和數(shù)量，大幅度提升能量利用率，有效 的節(jié)約大量能源；與現(xiàn)有的移相控制相比，具有更小的功率環(huán)流及電流應(yīng)力，并且可以很理 想的實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)功能，特別是能實(shí)現(xiàn)在輕載情況下的軟開關(guān)。
[〇〇29] 雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對(duì)本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的 權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙向移相全橋軟開關(guān)電路，包括變壓器T、第一雙向移相全橋電路以及第二雙 向移相全橋電路，其特征在于：還包括諧振電路，所述變壓器Τ通過諧振電路分別連接所述 第一雙向移相全橋電路以及第二雙向移相全橋電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種雙向移相全橋軟開關(guān)電路，其特征在于：所述諧振電路包 括隔直電容C9、隔直電容CIO、一諧振電感Lr及一諧振電容Cr，所述諧振電感Lr與所述諧 振電容Cr串聯(lián)； 所述第一雙向移相全橋電路包括開關(guān)管T1、開關(guān)管T2、開關(guān)管T3及開關(guān)管T4,所述開 關(guān)管T1與開關(guān)管T2串聯(lián)形成第一超前橋臂，所述開關(guān)管T3與開關(guān)管T4串聯(lián)形成第一滯 后橋臂，所述第一超前橋臂與第一滯后橋臂并聯(lián)； 所述第二雙向移相全橋電路包括開關(guān)管T5、開關(guān)管T6、開關(guān)管T7及開關(guān)管T8,所述開 關(guān)管T5與開關(guān)管T6串聯(lián)形成第二超前橋臂，所述開關(guān)管T7與開關(guān)管T8串聯(lián)形成第二滯 后橋臂，所述第二超前橋臂與第二滯后橋臂并聯(lián)； 所述變壓器T的初級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C9連接至第一超前橋臂的中心點(diǎn)，另一端連 接至所述第一滯后橋臂的中心點(diǎn)；或者，所述變壓器T的初級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C9連接 至第一滯后橋臂的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第一超前橋臂的中心點(diǎn)；所述變壓器T的次 級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C10連接至第二超前橋臂的中心點(diǎn)，另一端連接至所述第二滯后橋 臂的中心點(diǎn)；或者，所述變壓器T的次級(jí)側(cè)一端通過隔直電容C10連接至第二滯后橋臂的中 心點(diǎn)，另一端連接至所述第二超前橋臂的中心點(diǎn)； 所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于所述隔離電容C9與變壓器T初 級(jí)側(cè)串聯(lián)支路的兩端，或者所述諧振電感Lr與所述諧振電容Cr串聯(lián)支路并聯(lián)于所述隔離 電容C10與變壓器T次級(jí)側(cè)串聯(lián)支路的兩端。
【文檔編號(hào)】H02M1/36GK104092380SQ201410319679
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】李有財(cái), 易軍生, 林志雄, 范俊 申請(qǐng)人:福州開發(fā)區(qū)星云電子自動(dòng)化有限公司