一種適用于中點鉗位直流母線的串聯(lián)雙反激準(zhǔn)諧振變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能質(zhì)量控制領(lǐng)域，尤其是一種適用于中點鉗位直流母線的串聯(lián)雙反激準(zhǔn)諧振變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，冶金、化學(xué)等現(xiàn)代化大型工業(yè)和電氣化鐵路的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)荷產(chǎn)生大量諧波和無功功率，使得電網(wǎng)波形畸變和負(fù)荷增加日趨嚴(yán)重。電能質(zhì)量的下降嚴(yán)重地影響了供用電設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低了人民的生活質(zhì)量。
[0003]有源電力濾波器(APF)和無功功率補(bǔ)償器(SVG)是降低電網(wǎng)諧波和補(bǔ)償無功功率的重要電能質(zhì)量裝置。通常在這些裝置中，直流母線電壓高達(dá)900V，需要采用兩個鋁電解電容串聯(lián)實現(xiàn)穩(wěn)壓。為保證兩個電容的均壓，一般采用并聯(lián)電阻或者閉環(huán)控制的方法對直流母線的中點電壓進(jìn)行鉗位。
[0004]電能質(zhì)量裝置的內(nèi)部控制電路需要多種電壓供電，這通常由變換器從直流母線獲得。由于直流母線高達(dá)900V，如果采用現(xiàn)有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如單端反激變換器、單端正激變換器、雙管反激變換器、雙管正激變換器、全橋變換器等，需要使用1200V及以上的功率器件。然而超過1000V的高壓器件性能較900V以下的功率器件性能差很多，采用這些器件設(shè)計會降低變換器的效率，產(chǎn)生更多的熱量，需要更大面積的散熱器，增加變換器的體積和重量，并降低變換器的可靠性。而且這些高壓器件往往價格昂貴，大幅增加了變換器的設(shè)計成本。
[0005]采用準(zhǔn)諧振技術(shù)可以減少功率器件的開關(guān)損耗，一般采用專用的集成芯片來實現(xiàn)準(zhǔn)諧振變換，然而現(xiàn)有的準(zhǔn)諧振芯片都只有700V以下的耐壓，不適用于900V的高壓直流母線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種適用于中點鉗位直流母線的串聯(lián)雙反激準(zhǔn)諧振變換器，可以將變換器的開關(guān)管電壓應(yīng)力降低，以便可以選擇性能和價格更好的低壓功率器件，從而提高變換器的效率和可靠性，降低變換器的設(shè)計成本。同時本發(fā)明提供的一種適用于中點鉗位直流母線的串聯(lián)雙反激準(zhǔn)諧振變換器，可以直接采用具有準(zhǔn)諧振控制功能的集成芯片來實現(xiàn)準(zhǔn)諧振變換，從而進(jìn)一步提高變換器的效率，降低變換器的體積和重量。
[0007]一種適用于中點鉗位直流母線的串聯(lián)雙反激準(zhǔn)諧振變換器，包括主功率電路、邏輯控制電路10、驅(qū)動電路20和檢測電路30，其中:主功率電路包括原邊電路、高頻變壓器T1和副邊電路，原邊電路包括中點鉗位的直流母線、第一輸入電容Cil和第二輸入電容Ci2以及第一功率開關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q 2，高頻變壓器T1由原邊繞組Npl和Np2、副邊繞組Ns以及輔助繞組Na構(gòu)成，副邊電路由輸出二極管D。和輸出電容C。構(gòu)成；直流母線的正端與第一輸入電容Cil的一端電氣連接，同時連接高頻變壓器T i的原邊繞組Npl的一端，第一輸入電容Cil的另一端與第二輸入電容Ci2的一端串聯(lián)連接，同時與直流母線的中點端電氣連接，第二輸入電容Ci2的另一端連接直流母線的負(fù)端，高頻變壓器T i的原邊繞組Npl的另一端連接第一功率開關(guān)管Q1的一端，第一功率開關(guān)管Q 另一端與高頻變壓器T i的原邊繞組Np2的一端電氣連接，同時連接到直流母線的中點端，高頻變壓器T1的原邊繞組Np2的另一端與第二功率開關(guān)管02的一端電氣連接，第二功率開關(guān)管Q 2的另一端連接直流母線的負(fù)端，高頻變壓器T1的副邊繞組N s的一端與輸出二極管D。的一端電氣連接，輸出二極管D。的另一端連接與輸出電容C。和負(fù)載的一端電氣連接，輸出電容C。和負(fù)載的另一端并聯(lián)連接，同時與高頻變壓器T1的副邊繞組N s的另一端電氣連接。
[0008]優(yōu)選的，邏輯控制電路10包括核心控制模塊12、其他控制模塊11、脈沖發(fā)生電路13以及第三三極管Q3和第四三極管Q 4，邏輯控制電路10的輸入端連接到檢測電路30的輸出端，邏輯控制電路10的輸入端同時還連接到其他控制模塊11和核心控制模塊12的一端，其他控制模塊12的另一端與核心控制模塊11電氣相連，核心控制模塊11的輸出端連接到脈沖發(fā)生電路13的輸入端，脈沖發(fā)生電路13的輸出端連接到第三三極管03和第四三極管Q4的門極控制端，第三三極管Q 3的發(fā)射極和第四三極管94的集電極連接，同時作為邏輯控制電路10的輸出端。
[0009]優(yōu)選的，驅(qū)動電路20包括圖騰柱電路21和驅(qū)動變壓器T2，其中圖騰柱電路21由第五三極管Q5和第六三極管Q 6構(gòu)成，驅(qū)動變壓器T 2由原邊繞組N dp和副邊繞組N ds構(gòu)成，圖騰柱電路21的輸入端分別連接和第五三極管Q5和第六三極管Q 6的門極控制端，同時與邏輯控制電路10的輸出端電氣連接，圖騰柱電路21的輸出端連接第五三極管Q5的發(fā)射極、第六三極管06的集電極和驅(qū)動變壓器T 2的原邊繞組N ^的一端，驅(qū)動變壓器T 2的原邊繞組Ndp的另一端與第六三極管Q 6的發(fā)射極電氣連接，驅(qū)動變壓器T 2的副邊繞組N &的兩個端口作為驅(qū)動電路20的輸出端與主動率電路的第一功率開關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q2的柵極控制端電氣連接。
[0010]優(yōu)選的，檢測電路30包括檢測電阻R1、比較器Ul和消隱電路31，檢測電路30的輸入端與高頻變壓器T1的輔助繞組N a的兩端電氣連接，檢測電路30的一個輸入端連接到檢測電阻R1的一端，電阻Ri的另一端連接到比較器U i的一個輸入端，檢測電路30的另一個輸入端連接到參考電平Vth的一端，參考電平V ^的另一端連接到比較器U ^勺另一輸入端，比較器U1的輸出端連接到消隱電路31的輸入端，消隱電路31的輸出端連接到邏輯控制電路10的輸入端。
[0011]第一功率開關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q 2開通時，高頻變壓器T i的原邊繞組Npl和Np2的電感儲存能量，原邊繞組Npl和Np2電壓分別為直流母線電壓的一半，副邊電路中的輸出二極管D。截止，此時，通過輸出電容C。向負(fù)載提供能量。
[0012]當(dāng)?shù)谝还β书_關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q 2關(guān)斷時，副邊電路中的輸出二極管D。導(dǎo)通，儲存在電感中的能量經(jīng)輸出二極管D。、輸出電容C。向負(fù)載釋放，同時給輸出電容C。充電。此時，高頻變壓器T1的原邊繞組Npl和Np2承受副邊輸出電壓反射到原邊的電壓值，第一功率開關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q2兩端電壓為輸入電壓的一半與反射電壓值之和，由于原邊繞組分為兩組，因此反射電壓與單端反激相比也降為一半，第一功率開關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q2承受的電壓應(yīng)力也降為單端反激的一半。
[0013]當(dāng)副邊電流即將下降為零時，檢測電路30檢測到的電壓低于參考電平Vth，比較器郵勺輸出端給出一個信號，經(jīng)過消隱電路31延時，以防止干擾引起的誤觸發(fā)，再經(jīng)過邏輯控制電路10處理，在第一功率開關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q2兩端電壓正好在“波谷”處給出驅(qū)動信號，使第一功率開關(guān)管Q1和第二功率開關(guān)管Q2可以實現(xiàn)“波谷”開通，從而實現(xiàn)一種準(zhǔn)諧振控制方法，降低功率開關(guān)管的開通損耗。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:利用中點鉗位直流母線的特點，通過兩個反激電路原邊串聯(lián)的形式，將開關(guān)管兩端承受的電壓降低為單端反激的一半，有效降低了功率器件的應(yīng)力、提高了變換器的變換效率和可靠性、降低了變換器的設(shè)計成本。通過準(zhǔn)諧振變換技術(shù)，使得開關(guān)管在較低電壓的谷底開通，將開關(guān)管的開通損耗大幅降低，進(jìn)一步提高了變換器的效率、降低了變換器的體積和重量、提高了變換器的功率密度。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的邏輯控制電路的原理圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的驅(qū)動電路的原理圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的檢測電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，一種適用于中點鉗位直流母線的串聯(lián)雙反激準(zhǔn)諧振變換器，包括主功率電路、邏輯控制電路10、驅(qū)動電路20和檢測電路30，其中:主功率電路包括原邊電路、高頻變壓器T1和副邊電路，原邊電路包括中點鉗位的直流母線、第一輸入電容C ijP第二輸入電容Ci2以及第一功率開關(guān)管Q i和第二功率開關(guān)管Q 2，高頻變壓器T1由原邊繞組Npl和Np2、副邊繞組Ns以及輔助繞組N a構(gòu)成，副邊電路由輸出二極管D。和輸出電容C。構(gòu)成；直流母線的正端與第一輸入電容Cil的一端電氣連接，同時連接高頻變壓器T i的原邊繞組Npl的一端，第一輸入電容Cil的另一端與第二輸入電容Ci2的一端串聯(lián)連接，同時與直流母線的中點端電氣連接，第二輸入電容Ci2的另一端連接直流母線的負(fù)端，高頻變壓器T i的原邊繞組Npl的另一端連接第一功率開關(guān)管Q i的一端，第一功率開關(guān)管Q 另一端與高頻變壓器T i的原邊繞組Np2的一端電氣連接，同時連接到直流母線的中點端，高頻變壓器T i的原邊繞組Np2的另一端與第二功率開關(guān)管Q 2的一端電氣連接，第二功率開關(guān)管Q 2的另一端連接直流母線的負(fù)端，高頻變壓器T1的副邊繞組N s的一端與輸出二極管D。的一端電氣連接，輸出二極管D。的另一端連接與輸出電容C。和負(fù)載的一端電氣連接，輸出電容C。和負(fù)載的另一端并聯(lián)連接，同時與高頻變壓器T1的副邊繞組N s的另一端電氣連接。
[0020]如圖2所示，邏輯控制電路10包括核心控制模塊12、其他控制模塊11、脈沖發(fā)生電路13以及第三三極管Q3和第四三極管Q4，邏輯控制