[发明专利]用于半桥类功率变换器母线电容均压与辅助供电的电路

说明书

本发明公开了用于半桥类功率变换器母线电容均压与辅助供电的电路，包括第一母线电容、第二母线电容、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一均压二极管、第二均压二极管、反激式变压器以及电流互感器；所述反激式变压器具有两组原边绕组以及根据功率变换器的辅助供电要求配置的N组辅助供电绕组。本发明通过电压竞争的方式，实现母线电容电压的均衡，同时不影响正常的辅助供电，在不增加系统硬件成本和控制复杂度的前提下，解决了半桥母线电压均衡的问题。

技术领域

本发明属于功率电子变换领域，特别涉及了用于半桥类功率变换器母线电容均压与辅助供电的电路。

背景技术

半桥类功率变换器通常是指采用两组电容串联形成半桥母线的拓扑结构，它作为功率电子变换领域的基本拓扑之一，广泛地应用于各类交流-直流、直流-直流以及直流-交流电源之中，如半桥功率因数校正器、三电平直流变换器、中点钳位(NPC)逆变器等。但由于实际中存在的电路寄生参数不一致、电路控制不完全对称等因素，带来了两组母线电容电压不均的问题。而电容电压不均会带来元器件电压应力不等、变换器输出电能质量降低甚至不能正常工作等一系列问题，半桥类功率变换器母线均压的均衡控制在学术界和工程实践中均是得到广泛关注的问题。

现有的半桥类功率变换器母线电容的电压均衡控制方法主要可以分为硬件法和软件法二大类。硬件方法包括：半桥母线电容采用两组电压源供电、增加专门的电容电压均衡变换器或电压平衡器、在逆变器输出滤波器中增加特殊设计的滤波器引入反馈功率、在硬件控制电路中通过电容压差前馈或调制波反馈等进行中点平衡控制等。软件法的思路大致相同，即在PWM计算中引入母线均衡控制算法、在三电平变换器的空间矢量算法中合理应用小矢量、三相变换器输出中增加零序分量等。这些方法或者增加了电路的复杂程度，或者增加了控制的复杂程度，对变换器的输出特性，甚至是整体性能方面都会造成一定的负面影响。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明提供用于半桥类功率变换器母线电容均压与辅助供电的电路，在不增加硬件电路和不提高控制复杂度的基础上，实现半桥类功率变换器的母线均压。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种用于半桥类功率变换器母线电容均压与辅助供电的电路，包括第一母线电容、第二母线电容、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一均压二极管、第二均压二极管、反激式变压器以及电流互感器；所述反激式变压器具有两组原边绕组以及根据功率变换器的辅助供电要求配置的N组辅助供电绕组，N≥1；第一母线电容的正极连接功率变换器母线正极，第一母线电容的负极连接第二母线电容的正极并接地，第二母线电容的负极连接功率变换器母线负极，第一二极管的阳极连接功率变换器母线正极，第一二极管的阴极连接第一开关管的漏极，反激式变压器的第一组原边绕组的第一端连接第一开关管的源极和第一均压二极管的阴极，反激式变压器的第一组原边绕组的第二端连接电流互感器的输入端，第二二极管的阴极连接功率变换器母线负极和第一均压二极管的阳极，第二二极管的阳极连接第二开关管的源极，反激式变压器的第二组原边绕组的第一端连接电流互感器的输入端，反激式变压器的第二组原边绕组的第二端连接第一开关管的漏极和第二均压二极管的阳极，第二均压二极管的阴极连接第一二极管的阳极，反激式变压器的每组辅助供电绕组的第一端与两组原边绕组的第一端互为同名端，每组辅助供电绕组上设有整流二极管和滤波电容，每组辅助供电绕组的第一端连接滤波电容的负极，每组辅助供电绕组的第二端连接整流二极管的阳极，整流二极管的阴极连接滤波电容的正极。

基于上述技术方案的优选方案，反激式变压器的两组原边绕组的变比为1：1。

基于上述技术方案的优选方案，每组辅助供电绕组提供的辅助供电电压与两个母线电容中电压较低的母线电容电压的比例等于该组辅助供电绕组与原边绕组的匝数比。

基于上述技术方案的优选方案，在反激式变压器的每组辅助供电绕组的输出端设置一级稳压电路。