用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種偏磁抑制與能量回饋器，更具體地說，是涉及一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器。
【背景技術(shù)】
[0002]在全控型變換器應(yīng)用當(dāng)中，直流隔離變換電路結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在電源領(lǐng)域，其輸入側(cè)和輸出側(cè)的電源能量在進(jìn)行變換時(shí)，正因?yàn)椴捎昧俗儔浩鲗?shí)現(xiàn)信號(hào)隔離和能量傳遞，或多或少會(huì)產(chǎn)生偏磁現(xiàn)象。有偏磁的存在，特別是當(dāng)工作的開關(guān)頻率或調(diào)制頻率在聽覺范圍時(shí)，其變壓器的機(jī)械噪聲會(huì)增大。另外，無視偏磁的后果是十分嚴(yán)重的，輕則會(huì)使變壓器和全控型變換器模塊的功耗增加，溫升加劇，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞功率器件，使得變換器不能正常工作。因此，抗偏磁是直流隔離全控型變換器電源應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一。
[0003]當(dāng)前，在直流隔離正激式變換器電路結(jié)構(gòu)中，采用的抗偏磁方法較多，但是都有局限性，主要表現(xiàn)在于:
(1)最普遍采用的方法，是在直流隔離正激式變換器電路結(jié)構(gòu)中，設(shè)置鉗位繞組和快速二極管組成的鉗位回路來實(shí)現(xiàn)有效的抗偏磁。但是，該技術(shù)方案無法實(shí)現(xiàn)隔離變壓器鐵芯正方向與反方向的雙向抗偏磁，僅能實(shí)現(xiàn)隔離變壓器鐵芯正方向的抗偏磁.。
[0004](2)對(duì)于頻率較低，功率較小的變換器，由于變壓器繞組的阻值較高，自平衡能力較強(qiáng)，可以采用增加鐵心截面，或使鐵心保留一定氣隙，并適當(dāng)加大功率器件的容量，使偏磁的危害得到抑制或緩解。然而對(duì)于大功率高頻變換器，以上所述的措施，不但經(jīng)濟(jì)上不合算，而且很難奏效。
[0005](3)中大功率的變換器常采用變壓器隔離型半橋或全橋電路結(jié)構(gòu)，抑制偏磁的方法都是在變壓器一次回路中串入了電容器。其運(yùn)行時(shí)，串入主回路的電容器通過全部的高頻電流，造成電容器容量大、體積重量大、溫升高，并且長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性較差，難以實(shí)現(xiàn)真正的大功率設(shè)計(jì)。
[0006](4)在變壓器主回路中設(shè)置相應(yīng)的傳感器、采樣保持器、加法器、PID調(diào)節(jié)器等電路來構(gòu)成脈沖寬度微調(diào)電路，其目的是把變壓器磁通密度的擺動(dòng)范圍保持在原點(diǎn)對(duì)稱范圍內(nèi)，因而設(shè)計(jì)變壓器時(shí)可取較高的磁密值，從而減小變壓器的體積和重量，可實(shí)現(xiàn)在變壓器一次回路中不必串入電容器。但是這種方法電路復(fù)雜，制作成本較高，通用性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器，該裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)建方便、通用性好，不但能夠有效克服現(xiàn)有直流隔離全控型變換器運(yùn)用當(dāng)中對(duì)偏磁抑制的不足，有效實(shí)現(xiàn)隔離變壓器鐵芯正方向與反方向的雙向抗偏磁，而且還能實(shí)現(xiàn)偏磁能量的回饋。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，包括隔離變壓器T1、二極管電路和輸出端口三大部分； 所述的隔離變壓器T1采用正激式電路連接方式，其包含主回路的一次繞組Ν1和二次繞組Ν2，以及輔助繞組Ν3和輔助繞組Ν4 ；
所述的二極管電路又包含并聯(lián)的兩條支路，一條支路是由二極管D1的陰極與所述的輔助繞組Ν3連接后串聯(lián)組成的，另一條支路是由二極管D2的陰極與所述的輔助繞組Ν4連接后串聯(lián)組成的，進(jìn)一步，由此產(chǎn)生的兩條并聯(lián)支路公共端口有兩個(gè)，其中的一個(gè)是由二極管D1與二極管D2的陽極相連接組成，另一個(gè)是則是由所述的輔助繞組Ν3和輔助繞組Ν4的異名端相連接組成；
所述的輸出端口又包含G端和Η端，其中的G端連接所述的輔助繞組Ν3和輔助繞組Ν4的異名端相連接而組成的公共端口，其對(duì)外輸出連接至直流隔離全控型變換器的輸入電源正極性上，而Η端連接所述二極管D1與二極管D2的陽極相連接組成的公共端口，其對(duì)外輸出連接至直流隔離全控型變換器的輸入電源負(fù)極性上；
優(yōu)選的，所述的二極管電路中可采用普通二極管或快速二極管，其中普通二極管運(yùn)用在開關(guān)頻率較低的電源電路，快速二極管運(yùn)用于開關(guān)頻率較高的電源電路。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，提供一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)建方便、通用性好，不僅克服了現(xiàn)有直流隔離全控型變換器運(yùn)用當(dāng)中對(duì)偏磁抑制的不足，有效實(shí)現(xiàn)隔離變壓器鐵芯正方向與反方向的雙向抗偏磁，而且還能實(shí)現(xiàn)偏磁能量的回饋。
[0010]
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或技術(shù)方案描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的較典型實(shí)施例或結(jié)構(gòu)組成，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1是本發(fā)明一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器的組成示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器基本應(yīng)用方案的示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器具體實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明技術(shù)組成、技術(shù)方案和實(shí)施例進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]如附圖1所示，是本發(fā)明一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器的組成示意圖，其特征是:
包括:隔離變壓器T1、二極管電路和輸出端口三大部分；
隔離變壓器T1采用正激式電路連接方式，其包含主回路的一次繞組N1和二次繞組N2，以及輔助繞組N3和輔助繞組N4 ；
二極管電路又包含并聯(lián)的兩條支路，一條支路是由二極管D1的陰極與上述的輔助繞組N3連接后串聯(lián)組成的，另一條支路是由二極管D2的陰極與上述的輔助繞組N4連接后串聯(lián)組成的，進(jìn)一步，由此產(chǎn)生的兩條并聯(lián)支路公共端口有兩個(gè)，其中的一個(gè)是由二極管D1與二極管D2的陽極相連接組成，另一個(gè)是則是由上述的輔助繞組N3和輔助繞組N4的異名端相連接組成；
輸出端口又包含G端和Η端，其中的G端連接上述的輔助繞組Ν3和輔助繞組Ν4的異名端相連接而組成的公共端口，其對(duì)外輸出連接至直流隔離全控型變換器的輸入電源正極性上，而Η端連接所述二極管D1與二極管D2的陽極相連接組成的公共端口，其對(duì)外輸出連接至直流隔離全控型變換器的輸入電源負(fù)極性上；
如附圖2所示，是本發(fā)明一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器基本應(yīng)用方案的示意圖。在典型的直流隔離全控型變換器設(shè)置了對(duì)應(yīng)于如附圖1所示的端口，并且進(jìn)行連接。其中的PWM全控型變換器包括了正激式、推挽式、半橋型和全橋型，隔離變壓器為普通的或高頻的隔離變壓器，整流濾波為常規(guī)電路。
[0018]如附圖3所示，是本發(fā)明一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器具體實(shí)施例的示意圖。參照附圖2所示，其PWM全控型變換器換成了全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，全部為IGBT器件，包括了 IGBT器件Ql、IGBT器件Q2、IGBT器件Q3和IGBT器件Q4，隔離變壓器為具體的隔離變壓器Τ1，同樣設(shè)置了對(duì)應(yīng)于如附圖1所示的端口，并且進(jìn)行連接。
[0019]當(dāng)隔離變壓器運(yùn)行過程中產(chǎn)生偏磁時(shí)，在開關(guān)器件進(jìn)行開關(guān)切換過程中必定會(huì)在其變壓器一次側(cè)產(chǎn)生正方向或反方向的過電壓，此時(shí)，這種正方向的過電壓所產(chǎn)生的能量通過由二極管D1的陰極與上述的輔助繞組Ν3連接后串聯(lián)組成的支路輸送回電源輸入端，而反方向的過電壓所產(chǎn)生的能量則通過由二極管D2的陰極與上述的輔助繞組Ν4連接后串聯(lián)組成的支路輸送回電源輸入端，即一方面將偏磁產(chǎn)生的尖峰干擾加以抑制，有效實(shí)現(xiàn)隔離變壓器鐵芯正方向與反方向的雙向抗偏磁，另一方面將這種有害的能量進(jìn)行規(guī)整后，再回饋到電源輸入端。
[0020]作為一種典型的具體實(shí)施例，上述的所述的二極管電路中可采用普通二極管或快速二極管，其中普通二極管運(yùn)用在開關(guān)頻率較低的電源電路，快速二極管運(yùn)用于開關(guān)頻率較高的電源電路。
[0021]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。倘若對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行各種變形或修改，但尚在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器，其特征是: 包括隔離變壓器T1、二極管電路和輸出端口三大部分； 所述的隔離變壓器T1采用正激式電路連接方式，其包含主回路的一次繞組N1和二次繞組N2，以及輔助繞組N3和輔助繞組N4 ； 所述的二極管電路又包含并聯(lián)的兩條支路，一條支路是由二極管D1的陰極與所述的輔助繞組N3連接后串聯(lián)組成的，另一條支路是由二極管D2的陰極與所述的輔助繞組N4連接后串聯(lián)組成的，進(jìn)一步，由此產(chǎn)生的兩條并聯(lián)支路公共端口有兩個(gè)，其中的一個(gè)是由二極管D1與二極管D2的陽極相連接組成，另一個(gè)是則是由所述的輔助繞組N3和輔助繞組N4的異名端相連接組成； 所述的輸出端口又包含G端和Η端，其中的G端連接所述的輔助繞組Ν3和輔助繞組Ν4的異名端相連接而組成的公共端口，其對(duì)外輸出連接至直流隔離全控型變換器的輸入電源正極性上，而Η端連接所述二極管D1與二極管D2的陽極相連接組成的公共端口，其對(duì)外輸出連接至直流隔離全控型變換器的輸入電源負(fù)極性上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器，其特征在于: 所述的二極管電路中可采用普通二極管或快速二極管，其中普通二極管運(yùn)用在開關(guān)頻率較低的電源電路，快速二極管運(yùn)用于開關(guān)頻率較高的電源電路。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于全控型變換器的二極管型偏磁抑制與能量回饋器，包括隔離變壓器T1、二極管電路和輸出端口三大部分；所述的隔離變壓器T1采用正激式電路連接方式，其包含主回路的一次繞組N1和二次繞組N2，以及輔助繞組N3和輔助繞組N4；所述的二極管電路又包含并聯(lián)的兩條支路，所述的輸出端口又包含G端和H端，其中的G端連接直流隔離全控型變換器的輸入電源正極性上，而H端連接其負(fù)極性上。本發(fā)明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)建方便、通用性好，不僅克服了現(xiàn)有直流隔離全控型變換器運(yùn)用當(dāng)中對(duì)偏磁抑制的不足，有效實(shí)現(xiàn)隔離變壓器鐵芯正方向與反方向的雙向抗偏磁，而且還能實(shí)現(xiàn)偏磁能量的回饋。
【IPC分類】H02M3/335
【公開號(hào)】CN105375770
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410439458
【發(fā)明人】廖無限, 肖強(qiáng)暉, 劉明超, 楊勁松, 夏宇輝, 李立中
【申請(qǐng)人】株洲中達(dá)特科電子科技有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2014年9月1日