[发明专利]低开关损耗的桥式电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路技术，具体是一种逆变器、整流器等开关器件应用电路相关的低开关损耗的桥式电路。

背景技术

桥式电路广泛应用于逆变器、整流器等电路中，通过有规律地控制电路中可控器件的开关状态，来改变、调整输出电流相对输入电流的方向，达到换流目的。

现有的经典桥式电路如图1所示，主要由四个可控元件S1、S2、S3、S4组成，每个可控元件并联反向导流二极管D1、D2、D3、D4，S1和S2中间的节点、以及S3和S4中间的节点作为电流输出端。

使用时，S1和S4为一组、S2和S3为一组，各组同时打开或者关闭，从而改变电流的流经方向，从而改变输出端的电流流向。

这种电路中，S1等各个可控元件的关断为硬关断，电流下降速度由S1S2器件特性决定，一般在kA/us级别，但是可控元件关断后，D1等导流二极管开通，D1的开通电流上升速度di/dt＝S1电流下降速度，上升过快容易导致S1的反向击穿。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低开关损耗的桥式电路及方法，通过加设对导流二极管的开通电流进行缓冲的电路部分，控制导流二极管的电流上升速度，避免对可控元件的损害。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种低开关损耗的桥式电路，具有两个输入端和两个输出端，四个可控单元交错地连接在两个输入端和两个输出端之间，四个可控单元交叉两两导通实现从输入端到输出端的换流，其特征在于：

所述的可控单元包括反向并联的可控元件和导流二极管，可控单元串联有电感元件。

这样，当可控元件关断后，导流二极管的开通电流上升速度di/dt由电感元件的时间常数决定，易于控制，在进行合理时间的缓冲上升后，可控元件反向击穿的可能大大下降。

作为对上述技术方案的完善和补充，本发明进一步采取如下技术措施或是这些措施的任意组合：

所述的可控单元一端与一个输入端相连，另一端通过一电阻元件和单向导通元件与另一个输入端相连，进一步增强导流二极管的开通电流上升速度控制能力，其开通电流上升速度di/dt由电感元件和电阻元件的时间常数共同决定。

所述的电阻元件一端与一个输入端相连，另一端通过一电容元件与另一个输入端相连，电容的作用是钳制S1，S2，S3，S4在关断时的由杂散电感引起的过电压。

所述的可控元件为门极关断晶闸管(GTO)或集成门极换流晶闸管(IGCT)或发射极关断晶闸管(ETO)或或绝缘栅晶体管(IGBT)。，可根据需要来选择。

所述的单向导通元件为二极管，其单向导通方向与导流二极管一致。

所述桥式电路前端连接有滤波电路，用在逆变器、整流器中，将交直流信号隔离。

所述的低开关损耗的桥式电路，用于有三个输出端的三相逆变器，也可用于多个输出端的多相逆变器。

有益效果：本发明通过增加由电感电阻组成的导流二极管的开通电流上升速度控制电路，能有效防止开通电流上升过快而导致可控元件反向击穿，降低了电路的开通损耗。

附图说明

图1为现有的桥式电路示意图；

图2为本发明的电路原理示意图；

图3为本发明的测试波形示意图；

具体实施方式

如图2所示的低开关损耗的桥式电路，主要由四个可控单元桥接而成，每个可控单元包括可控元件S1、S2、S3、S4、并联在可控元件两端的导流二极管D1、D2、D3、D4，电感元件Ls1、Ls2、Ls3、Ls4与可控单元串联，通常可设在可控单元与输入端OUT1、OUT2之间。

还可增设由电阻元件Rs1、Rs2、Rs3、Rs4和二极管Ds1、Ds2、Ds3、Ds4形成的电路进一步加强对导流二极管上升电流的控制，这部分电路单向导通，只有当可控元件关断时才起作用。电阻元件和二极管之间的节点通过电容元件Cs1、Cs2、Cs3、Cs4连接至电路的另一输入端。

可控元件S1、S2、S3、S4可选用门极关断晶闸管或集成门极换流晶闸管或发射极关断晶闸管等。

桥式电路的前端可加由Lf、Cdc构成的滤波电路。图2仅示出了桥式电路用于逆变电路的例子，实际上，本发明的桥式电路同样可以用于整流电路等其他包括可控开关器件应用电路的场合。