T型变换器横轴的无损缓冲电路,其特征在于:基于T型变换器,在T型变换器横轴的双向可控开关上的无损缓冲电路(S
1.T型变换器横轴的无损缓冲电路,该电路基于T型变换器,其特征在于:通过2k个电容串联构成T型变换器的纵轴;k个双向可控开关串联构成T型变换器的横轴;在T型变换器横轴的双向可控开关上的无损缓冲电路(S_ni)由二极管(S_niD1、S_niD2、S_niD3、S_niD4)及一个缓冲电容(C_ni)构成,双向可控开关(S_i)的两个可控开关采用反并联二极管阳极对接的结构,第一缓冲二极管(S_niD1)、第二缓冲二极管(S_niD2)的阴极对接的节点与缓冲电容(C_ni)的一端及第三缓冲二极管(S_niD3)的阳极相连,缓冲电容(C_ni)的另一端与第四缓冲二极管(S_niD4)的阴极相连;缓冲电路(S_ni)的五个出线端子分别与双向可控开关的两端及中点、正向和反向单向整流支路的节点相连,其中第一缓冲二极管(S_niD1)的阳极接双向可控开关(S_i)的一端,双向可控开关(S_i)的另一端接第二缓冲二极管(S_niD2)的阳极,缓冲电容(C_ni)与第四缓冲二极管(S_niD4)的节点与双向可控开关(S_i)中的背靠背连接的两个可控开关的连接中点相连,第三缓冲二极管(S_niD3)的阴极接单向整流支路上二极管(S_Ti(2i))的阴极,第四缓冲二极管(S_niD4)的阳极接单向整流支路上二极管(S_Bi(2i))的阳极;正向第一支路的第一二极管(S_T11)和正向第一支路的第二二极管(S_T12)串联构成正向第一单向整流支路,正向第一支路的第二二极管(S_T12)阳极接第一双向可控开关(S₁)与第二双向可控开关(S₂)的连接点,正向第一支路的第一二极管(S_T11)的阴极接纵轴上半部分第一电容C_T1、纵轴上半部分第二电容C_T2的连接点;正向第i支路的第一二极管(S_Ti1)...正向第i支路的第(2i-1)二极管(S_Ti(2i-1))、正向第i支路的第2i二极管(S_Ti(2i))串联构成正向第i单向整流支路;正向第i支路的第2i二极管(S_Ti(2i))阳极接第i双向可控开关(S_i)与第(i+1)双向可控开关(S_(i+1))的连接点,正向第i支路的第一二极管(S_Ti1)的阴极接纵轴上半部分第i电容C_Ti、纵轴上半部分第(i+1)电容C_T(i+1)的连接点;正向第k支路的第一二极管(S_Tk1)、正向第k支路的第二二极管(S_Tk2)...正向第k支路的第2k二极管(S_Tk(2k))串联构成正向第k单向整流支路;正向第k支路的第2k二极管(S_Tk(2k))阳极接第k双向可控开关(S_k)与电感的连接点,正向第k支路的第一二极管(S_Tk1)的阴极接纵轴上半部分第k电容C_Tk一端;反向第一支路的第一二极管(S_B11)和反向第一支路的第二二极管(S_B12)串联构成反向第一单向整流支路;反向第一支路的第二二极管(S_B12)阴极接第一双向可控开关(S₁)与第二双向可控开关(S₂)的连接点,反向第一支路的第一二极管(S_B11)的阳极接纵轴下半部分第一电容C_B1、纵轴下半部分第二电容C_B2的连接点;反向第i支路的第一二极管(S_Bi1)...反向第i支路的第(2i-1)二极管(S_Bi(2i-1))、反向第i支路的第2i二极管(S_Bi(2i))串联构成反向第i单向整流支路;反向第i支路的第2i二极管(S_Bi(2i))阴极接第i双向可控开关(S_i)与第(i+1)双向可控开关(S_(i+1))的连接点,反向第i支路的第一二极管(S_Bi1)的阳极接纵轴下半部分第i电容C_Bi、纵轴下半部分第(i+1)电容C_B(i+1)的连接点;反向第k支路的第一二极管(S_Bk1)、反向第k支路的第二二极管(S_Bk2)...反向第k支路的第2k二极管(S_Bk(2k))串联构成反向第k单向整流支路;反向第k支路的第2k二极管(S_Bk(2k))阴极接第k双向可控开关(S_k)与电感的连接点,反向第k支路的第一二极管(S_Bk1)的阳极接纵轴下半部分第k电容C_Bk一端。
2.根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路,其特征在于:双向可控开关由MOSFET、IGBT或其他含有等效反并联二极管的双向可控开关拓扑构成。
3.根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路,其特征在于:双向可控开关(S_i)的两个可控开关变换对接方式,采用反并联二极管阴极对接的结构时,缓冲电路(S_i)中第一缓冲二极管(S_niD1)、第二缓冲二极管(S_niD2)的对接节点由阴极变换为阳极,第一缓冲二极管(S_niD1)、第二缓冲二极管(S_niD2)的阳极对接的节点与缓冲电容(C_ni)的一端及第四缓冲二极管(S_niD4)的阴极相连,缓冲电容(C_ni)的另一端与第三缓冲二极管(S_niD3)的阳极相连,第三缓冲二极管(S_niD3)的阴极接正向第i单向整流支路正向第i支路的第2i二极管(S_Ti(2i))的阴极,第四缓冲二极管(S_niD4)的阳极接反向第i单向整流支路上第2i二极管(S_Bi(2i))的阳极。
4.根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路,其特征在于:T型变换器横轴的无损缓冲电路适用于单向T型变换器、双向T型变换器、L型升压变换器、L型降压变换器、上述四种电路的衍生电路及可控支路的二极管由带反并联二极管的可控开关替换构成的电路。
5.根据权利要求1所述的T型变换器横轴的无损缓冲电路,其特征在于:缓冲电路的第三缓冲二极管(S_niD3)的阴极与正向第i单向整流支路第i支路的第2i二极管(S_Ti(2i))、正向第i单向整流支路第i支路的第(2i-1)二极管(S_Ti(2i-1))......正向第i单向整流支路第i支路的第一二极管(S_Ti1)的阴极中的任一个相连;第四缓冲二极管(S_niD4)的阳极与反向第i单向整流支路第2i二极管(S_Bi(2i))、反向第i单向整流支路第(2i-1)二极管(S_Bi(2i-1))......反向第i单向整流支路第一二极管(S_Bi1)的阳极中的任一个相连。技术领域
本发明涉及一种缓冲电路,特别涉及一种适用于T型变换器横轴上双向可控开关的无损型缓冲电路。
背景技术
传统的有损型吸收电路在吸收开关管状态切换时存储于线路杂散电感的能量时,会引入不必要的能量损耗,降低了系统的效率;传统的无损型吸收电路未能根据T型变换器的结构特点进行优化,元器件较多,增加了复杂性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:解决T型变换器横轴的双向开关的缓冲吸收问题,提供简单可靠的解决方案。为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:通过2k个电容串联构成T型变换器的纵轴;k个双向可控开关单元构成T型变换器的横轴;双向开关之间的节点和对应的纵轴上半部分电容的节点之间有单向整流支路,在双向开关之间的节点和对应的纵轴下半部分电容的节点之间是由单向开关构成从纵轴流向横轴的单向整流支路,与前述的整流支路的方向相反;k为正整数;缓冲单元由二极管及电容构成,双向开关的两个可控开关采用反并联二极管阳极对接的结构时,缓冲电路的两个续流二极管的阴极对接,且对接节点与电容的一端及向正向导通支路回送能量的二极管的阳极相连,电容的另一端与向负向导通支路回送能量的二极管的阴极及构成双向可控开关的两个开关对接节点相连;缓冲单元的五个出线端子分别与双向可控开关的两端及中点、单向整流支路的节点相连;两个续流二极管的阳极各接双向可控开关的一端;向正向支路回送能量的二极管的阴极接正向整流支路上二极管的阴极,向负向支路回送能量的二极管的阳极接负向整流支路上二极管的阳极。本发明的有益效果:采用较少的元器件,根据T型变换器的特点,构成无损型缓冲电路,在不增加系统复杂性、不降低系统效率的情况下,解决双向可控开关的缓冲吸收问题。
附图说明
图1为T型变换器横轴的无损缓冲电路的应用示意图。图2为T型变换器横轴的无损缓冲电路在双向可控开关结构变化时的示意图。图3为T型变换器横轴的无损缓冲电路的连接示意图。图4为T型变换器横轴的无损缓冲电路的另一种连接形式示意图。图5为T型变换器横轴的无损缓冲电路采用双电容方案的一种应用图。图6为T型变换器横轴的无损缓冲电路采用双电容另一方案的应用图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明:申请号是:200810118835.1,发明名称是:多电平整流的T型变换器拓扑结构,记载的电路如下:通过电容C_T1、C_T2......C_T(k-1)、C_Tk、C_B1、C_B2......C_B(k-1)、C_Bk共2k个电容串联构成T型变换器的纵轴;双向开关S₁、S₂......S_k-1、S_k构成T型变换器的横轴;双向开关之间的节点和对应的纵轴上半部分电容的节点之间有由单向开关S_Ti1,S_Ti2......S_Ti(2i)构成从横轴流向纵轴的单向整流支路,在双向开关之间的节点和对应的纵轴下半部分电容的节点之间是由单向开关S_Bi1,S_Bi2......S_Bi(2i)构成从纵轴流向横轴的单向整流支路,与前述的整流支路的方向相反;k为正整数。基于上述T型变换器,横轴上的双向可控开关的T型变换器的无损缓冲电路有如下结构:缓冲单元S_ni由二极管S_niD1、S_niD2、S_niD3、S_niD4及电容C_ni构成,二极管S_niD1、S_niD2背靠背的连接节点与电容C_ni的一端相连,二极管S_niD3、S_niD4背靠背的连接节点与二极管S_niD1、S_niD2背靠背的节点相连;缓冲单元S_ni的五个出线端子分别与双向可控开关的两端及中点、单向整流支路的节点相连,其中二极管S_niD1的阳极接双向可控开关S_i的一端,双向可控开关S_i的另一端接二极管S_niD2的阳极,缓冲电容C_ni的一端接双向可控开关S_i中背靠背连接的开关管中点,二极管S_niD3的阴极接单向整流支路上二极管S_Ti(2i)的阴极,二极管S_niD4的阳极接单向整流支路上二极管S_Bi(2i)的阴极。双向可控开关S_i为例进行分析,其工作过程如下:当触发端G_i1作为双向可控开关S_i的控制信号,而触发端G_i2对应的开关管处于常开状态时:当触发端G_i1输出关断信号时,横轴被切断,存储于杂散电感的能量电流方向不能突变,其流通路径是:二极管S_niD1、电容C_ni、触发端G_i2对应的开关管的反并联二极管。当电容C_ni的电压被充至与电容C_Ti的电压相等时,二极管S_niD3导通,缓冲电路的能量沿单向电路向输出电容进行转移。当触发端G_i2作为双向可控开关S_i的控制信号,而触发端G_i1对应的开关管处于常开状态时:当触发端G_i2输出关断信号时,横轴被切断,存储于杂散电感的能量电流方向不能突变,其流通路径是:二极管S_niD2、电容C_ni、触发端G_i1对应的开关管的反并联二极管。当电容C_ni的电压被充至与电容C_Bi的电压相等时,二极管S_niD4导通,缓冲电路的能量沿单向支路向输出电容进行转移。图2为T型变换器的无损吸收电路在双向可控开关结构变化时的示意图。此时,构成双向可控开关单元的背靠背可控开关的对接形式发生了变化,需根据此变化,将缓冲吸收电路中的续流二极管的方向进行变换。双向开关S_i的两个可控开关变换对接方式,采用反并联二极管阴极对接的结构,缓冲电路S_i中二极管S_niD1、S_niD2的对接节点由阴极变换为阳极,二极管S_niD1、S_niD2的阳极对接的节点与电容C_ni的一端及二极管S_niD4的阴极相连,电容C_ni的另一端与二极管S_niD3的阳极相连,二极管S_niD3的阴极接单向整流支路上二极管S_Ti(2i)的阴极,二极管S_niD4的阳极接单向整流支路上二极管S_Bi(2i)的阳极。图3为无损吸收电路及其与双向可控开关的连接示意图。图4为本发明所公布的无损吸收电路在单向T型变换器的另一种应用。其工作原理与图1中的类似。图5为T型变换器横轴的无损吸收电路采用双电容方案的一种应用图。此时,主电路结构与前面的一样,缓冲电路对组成双向可控开关的两只开关管分别作吸收电路。其工作过程如下描述。当触发端G_i1作为双向可控开关S_i的控制信号,而触发端G_i2对应的开关管处于常开状态时:当触发端G_i1输出关断信号时,横轴被切断,存储于杂散电感的能量电流方向不能突变,其流通路径是:二极管S_niD1、电容C_ni、触发端G_i2对应的开关管的反并联二极管。当电容C_ni的电压被充至与电容C_Ti的电压相等时,二极管S_niD3导通,缓冲电路的能量沿单向支路向输出电容进行转移。当触发端G_i2作为双向可控开关S_i的控制信号,而触发端G_i1对应的开关管处于常开状态时:当触发端G_i2输出关断信号时,横轴被切断,存储于杂散电感的能量电流方向不能突变,其流通路径是:二极管S_niD2、电容C_ni、触发端G_i1对应的开关管的反并联二极管。当电容C_ni的电压被充至与电容C_Bi的电压相等时,二极管S_niD4导通,缓冲电路的能量沿单向支路向输出电容进行转移。图6为T型变换器横轴的无损吸收电路采用双电容另一方案的应用图。其工作原理与图5中的类似,缓冲电路中的环路中旁路掉了另一开关的反并联二极管。本发明所公布的T型变换器的无损吸收电路同样适用于双向T型变换器、L型升压变换器、L型降压变换器、上述四种电路的衍生电路及可控支路的二极管由带反并联二极管的可控开关替换构成的电路。