[发明专利]一种T型整流电路及相应的三相整流电路

说明书

本发明公开了一种T型整流电路及三相整流电路，其利用内部电路拓扑结构，使第一可控开关和第二可控开关均实现软开关，即零电压开关、零电流开关或零电压零电流开关，或以有限的dv/dt和di/dt进行通断切换，降低了可控开关的通断功耗，使T型整流电路在工作频率较高的情况下，通断功耗也可以很小。此外，本申请在传统的T型整流电路的基础上，只增加了一个电感、四个二极管和两个电容，不需额外增加可控开关及控制电路，所以本申请的T型整流电路可在基本不改变传统的T型整流电路的内部线路布局的情况下增设器件，使电路拓扑结构紧凑、母排设计简单，从而有利于电气布局和结构设计，且降低了改造成本。

技术领域

本发明涉及整流技术领域，特别是涉及一种T型整流电路及相应的三相整流电路。

背景技术

目前，T型整流电路已得到广泛使用，请参照图1，图1为现有技术中的一种T型整流电路的结构示意图，该T型整流电路包括：两个竖向设置的整流二极管和两个横向设置的可控开关；其中，两个竖向设置的整流二极管正向串联连接，第一整流二极管D11的阴极与正母线连接，第二整流二极管D12的阳极与负母线连接；两个横向设置的可控开关反向串联连接(彼此之间漏极相连)、且位于中间桥臂上，中间桥臂的一端与两个整流二极管之间的连接点连接，其公共端作为T型整流电路的输入端，其另一端接至中线。

在上述T型整流电路中，各可控开关均包括IGBT管及与该IGBT管反并联连接的续流二极管。其中，IGBT管的功耗可分为通态功耗和通断功耗，通断功耗又可分为开通阶段功耗和关断阶段功耗。当工作频率较低时(即开关频率较低)，通态功耗是IGBT管的主要功耗；但当工作频率增至较高时(即开关频率较高)，通断功耗则上升为主要功耗，其中，开通阶段功耗大于关断阶段功耗。可见，在工作频率较高的情况下，通断功耗较大，则会出现以下问题：

1)功率器件(即可控开关)由于损耗大导致自身温度上升，不仅使工作频率无法提高，而且使自身的电流、电压容量无法达到额定指标，在该情况下，功率器件无法在额定条件下运行，从而制约了三电平拓扑的应用；

2)功率器件易被二次击穿：在感性负载条件下，功率器件关断时存在尖峰电压；在容性负载条件下，功率器件开通时存在尖峰电流，从而易造成二次击穿，极大影响功率器件的安全运行；

为了防止此现象发生，则需要设计吸收电路和较大的SOA(Safe operating area，安全工作区)，吸收电路用于限制功率器件关断时的dv/dt和开通时的di/dt，从而使动态开关轨迹缩小至直流安全区SOA内，以保证功率器件能够安全运行，但吸收电路无法消除开关损耗，且增加了整个电路的设计难度，同时还可能导致能量再生过程中，续流二极管的反向恢复和吸收电路相互干扰，从而引起较大的器件应力；

3)在高频工作状态运行时，功率器件本身的极间寄生电容是极为重要的参数，但极间寄生电容在功率器件的开关过程中会产生两种不利因素：第一，在高电压下开通时，极间寄生电容的储能会被功率器件本身吸收和耗散，定会产生温升，且工作频率越高温升越严重；第二，极间寄生电容的电压转换时dv/dt会耦合到输出端，从而产生较大的EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)，降低了系统的稳定性；此外，极间寄生电容与电路中的杂散电感会产生振荡，从而干扰系统正常工作；

4)功率器件在高频开关时会产生噪声污染，从而提高了整流电路对输入滤波器及输出滤波器的要求。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种T型整流电路及相应的三相整流电路，其利用内部电路拓扑结构，使第一可控开关和第二可控开关均实现软开关，从而降低了可控开关的通断功耗；而且，可以在基本不改变传统的T型整流电路的内部线路布局的情况下增设器件，使得电路拓扑结构紧凑、母排设计简单，从而有利于电气布局和结构设计，且降低了改造成本。