[发明专利]半桥型三电平电路

说明书

本发明属于电力电子技术领域，公开了一种半桥型三电平电路：(1)通过在原有的ZVS无钳位器件型三电平电路拓扑上增加两个辅助开关管，辅助开关管在功率传输阶段不流过电流，实现了功率开关管的零电流关断，因而通态损耗极低，有效提高了变换器效率，也可以拓宽软开关负载范围，由于在辅助换流阶段可阻断反向电流，从而有效地减少了占空比丢失。(2)通过磁集成变压器的使用，借助于滤波电感间的耦合作用即互感的引入，使得副边整流二极管换流过程的时间大大减小，从而使原边电流以非常大的斜率变化变换到负向工作电流(即变压器原边电流在此情况下，快速变换到‑I_o/k_T,使得t₅₆的过渡时间快速减小)，从而进一步减少了占空比丢失。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种半桥型三电平电路。

背景技术

随着分布式新能源系统的快速发展，各类高功率密度的直流变换器得到了广泛的研究和应用，特别是为了提高直流变换器的输入电压等级，做为半桥型变换器的三电平直流变换器(又称三电平电路)，因其具有开关器件电压应力低，适合高电压输入场合等特点，得到了大量的应用和研究。三电平电路虽然有其固有的优点，但是还存在诸多不足，如轻载时电路中滞后桥臂不易实现零电压转换、谐振电感的增加会导致占空比丢失增大等一系列问题。

针对三电平电路的不足，目前国内外主要发展出二极管钳位型、飞跨电容钳位型、混合钳位型和桥臂串联型全桥等一簇三电平或者是多电平变换器电路。这些电路的提出极大丰富了三电平电路的拓扑形式。但是都存在着占空比丢失较大的问题：

其一，增加飞跨电容的三电平电路，这种变换器的超前桥臂的开关器件可以利用滤波电感和变压器漏感的能量在宽负载范围内实现零电压开关，但是滞后桥臂只能利用变压器漏感内的能量来实现零电压开关，因此该类变换器在轻载时无法实现零电压开关。另外，该类变换器为了更好的实现滞后桥臂开关器件的软开关需要增加电感值或者在电路中额外增加谐振电感，但是这种方法会导致变换器的占空比丢失情况更加严重，进而降低了变换器的工作效率。

其二，改进型加钳位二极管三电平电路，该类变换器并没有拓宽原边开关器件实现软开关的范围，占空比丢失情况也没有得到大的改善，且由于电路中增加的二极管参与变换器的功率传输过程，其本身带来的通态损耗也不小。

其三，倍流整流型移相三电平电路，该变换器可在一定程度上减小输出整流二极管的电流应力，比较适用于大功率场合。虽然增加的滤波电感可在一定程度上拓宽原边开关器件的软开关范围，但是此变换器同样仅能实现原边开关器件的零电压转换，其原副边电压占空比丢失情况也没有得到改善，变换器的工作效率仅为90％左右。

其四，电容均流型三电平电路，这种三电平电路仅改变开关器件的控制时序，其开关器件的软开关实现条件并没有得到改善，占空比丢失问题也没有得到很好的解决，因此变换器的工作效率仍然没有得到很大的提升。

综上所述，目前的各类三电平电路依然存在开关器件实现软开关的负载范围窄、占空比丢失情况严重、变换器工作效率有待提升等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半桥型三电平电路，可以拓宽软开关负载范围、降低通态损耗、提高变换器的工作效率，减少占空比丢失。