[发明专利]桥式双向电子开关及用它构成的交流斩波器主电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种双向电子开关及交流斩波器，具体地说，它是一种桥式双向电子开关及用它构成的交流斩波器主电路。

背景技术

普通的交流斩波器一般都由主电路和控制电路组成，其主电路形式如图7所示，电路中的开关S₁是主开关，开关S₂是续流开关，这两个开关均由双向电子开关构成。当主开关S₁导通而续流开关S₂关断时，交流斩波器的输出电压等于电源电压，即u_o＝u_s；当主开关S₁关断而续流开关S₂导通时，交流斩波器的输出电压等于零，即u_o＝0。通常电路中双向电子开关S₁、S₂采用如图8～11所示的结构之一，其中开关器件k1、k2可以是功率开关管IGBT、MOSFET、三极管或其它类型的自关断器件，它们均具有双向关断电流的能力。工作时，由控制电路产生一个脉宽信号PWM，控制开关S₁、S₂的交替导通，以实现如图12所示的交流斩波输出。交流斩波器一般采用等占空比的PWM控制方式，通过改变占空比来控制交流斩波器输出电压的大小。该交流斩波器存在的问题是：如果采用上述现有的双向电子开关结构，当电路中所有开关器件S₁、S₂关断后，电感电流i_L没有续流通道，电感L上将产生高压加在开关器件上，使开关器件非常容易因过压而损坏。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有双向电子开关用于交流斩波器的缺点，提供一种桥式双向电子开关及用它构成的交流斩波器主电路，以避免上述电感高压击穿交流斩波器中的开关器件。

为实现上述目的，本发明桥式双向开关的第一技术方案如下：

它具有一个桥式结构，在该桥式结构的直流侧接有一个电容，在该桥式结构的四个桥臂上各接有一个带续流二极管的自关断开关器件，并且所述上半桥和下半桥上的开关器件各自连接构成一个双向电子开关，从而形成上、下两个双向电子开关的并联。

本发明桥式双向开关的第二技术方案如下：

它具有一个桥式结构，在所述桥式结构的直流侧接有一个电容，在该桥式结构下半桥的两个桥臂上各接有一个带续流二极管的自关断开关器件，而在上半桥的两个桥臂上各接有一个单向导通二极管，所述下半桥上的两个开关器件连接构成一个双向电子开关；或者在上半桥的两个桥臂上各接有一个带续流二极管的自关断开关器件，而在下半桥的两个桥臂上各接有一个单向导通二极管，所述上半桥上的两个开关器件连接构成一个双向电子开关。

本发明交流斩波器主电路的技术方案如下：

它由主开关和续流开关构成，所述的主开关串联在由交流电源(us)和负载串联构成供电回路中，所述的续流开关并联在负载上，所述的主开关和续流开关均为双向电子开关，其特殊之处在于所述的双向电子开关具有一个桥式结构，在所述桥式结构的直流侧接有一个电容，在该桥式结构的四个桥臂上各接有一个带续流二极管的自关断开关器件，并且所述上半桥和下半桥上的开关器件各自连接构成一个双向电子开关，从而形成上、下两个双向电子开关的并联；或者在该桥式结构下半桥的两个桥臂上各接有一个带续流二极管的自关断开关器件，而在上半桥的两个桥臂上各接有一个单向导通二极管，并且该下半桥上的两个开关器件连接构成一个双向电子开关；或者在该桥式结构的上半桥的两个桥臂上各接有一个带续流二极管的自关断开关器件，而在下半桥的两个桥臂上各接有一个单向导通二极管，并且该上半桥上的两个开关器件连接构成一个双向电子开关.

一、本发明的双向电子开关采用了与已有双向开关完全不同的结构形式，由于它采用了直流侧带电容的桥式结构，故它不仅具有双向电子开关的功能，同时，还具备双向吸收输出电感能量的能力。用本发明提供的双向电子开关代替交流斩波器中的双向电子开关，它可在交流斩波器的主开关和续流开关全部关断时为电感电流提供一个自然的续流通道，并由所述的直流侧电容吸收该能量，从而避免了开关器件过压而损坏。

二、本发明双向开关的第一方案提供了两个并联的双向电子开关结构，如果交流斩波器中的主开关和续流开关均采用该种双向电子开关结构，就可以通过控制两个电子开关的交替导通来提高斩波频率的限极值，从而最大限度地减小输出电流的脉动。

附图说明

图1、本发明双向电子开关的电路结构图之一。

图2、本发明双向电子开关的电路结构图之二。