CN107370401A - 一种三相五电平拓扑电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相五电平拓扑电路，该三相五电平拓扑电路的每一相均包括：变压器、两个整流电路、两个开关电路、两个高电压吸收电路、两个续流电路；所述每一相的输入端均与一变压器连接，通过变压器的输出端与每一整流电路输入端连接；每一整流电路的输出端为公共节点，分别依次对应连接开关电路、高电压吸收电路、续流电路的输入端。本发明具有体积小、成本低、效率高的优点，在拓扑电路技术领域具有广泛的生产及应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及拓扑电路技术领域，尤其涉及的是一种三相五电平拓扑电路。
背景技术
在大功率整流装置中，为了得到高质量的输出波形，开关器件的选型一直都是个难易抉择的问题：需要开关频率高但是又需要电流大，需要通态损耗小但是又需要耐压高，需要可靠稳定但是又需要开关管数量越少越好，因此本发明就提出了一个合理的解决方案，通过多电平技术降低开关器件应力，分流变压器降低开关器件的电流和开关频率，巧妙的运用LC滤波降低谐波，得到了体积小、成本低、效率高的拓扑电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种体积小、成本低、效率高的三相五电平拓扑电路。
本发明的技术方案如下：一种三相五电平拓扑电路，该三相五电平拓扑电路的每一相均包括：变压器、两个整流电路、两个开关电路、两个高电压吸收电路、两个续流电路；所述每一相的输入端均与一变压器连接，通过变压器的输出端与每一整流电路输入端连接；每一整流电路的输出端为公共节点，分别依次对应连接开关电路、高电压吸收电路、续流电路的输入端；
所述每一高电压吸收电路、每一续流电路的输出端均为每一相的输出端；所述每一高电压吸收电路均还连接有一滤波电路；所述每一开关电路的输出端为公共节点，依次对应连接整流电路的另一输出端、及另外一相的电路回路。
优选地，当开关电路闭合时，所述每一相交流电中的电流通过变压器进行分流，分流电流经每一整流电路进行整流；其中一部分电流经对应的整流电路整流后，将电流通过开关电路回送到整流电路的输入端，用来对变压器储能；另一部分电流通过另一整流电路整流后，将电流经对应的续流电路从输出端输出。
优选地，当开关电路从闭合到断开时，每一相交流电中的电流通过变压器进行分流后，均通过每一整流电路整流；整流后的电流均通过相对应的续流电路输出，同时在开关电路断开瞬间，变压器产生很高的尖峰脉冲，尖峰脉冲经整流电路后通过对应的高压吸收电路、滤波电路将尖峰脉冲吸收或滤掉。
优选地，所述两个开关电路均为场效应三极管；所述每一效应三极管的漏极均对应接整流电路的输出端，源极均对应接整流电路的另一输出端；所述源极均还对应连接另一相的电路回路。
优选地，所述变压器设有4个端，其中，所述1端、3端为输入端，2 端、4端为输出端；所述1端、4端为同名端，并采用双线并绕；所述1端和3端串联连接。
优选地，所述两个整流电路分别为第一整流电路、第二整流电路；所述每一整流电路均为4个整流二极管构成的整流桥。
优选地，所述两个续流电路均为两个续流二极管并联组成的电路。
优选地，所述两个升压电路均为一个功率二极管、第一功率电阻、第二功率电阻、第三功率电阻串联组成的电路。
优选地，所述每一滤波电路均为变压器经对应的整流电路、高电压吸收电路与一滤电容组成的LC滤波电路。
采用上述方案，本发明有益效果是：
(1)、本发明通过三相五电平技术的应用，降低谐波含量，降低元器件应力，降低开关管损耗和频率，全桥整流技术的应用，将交流电压全波整流到后级，提高了工作效率；
(2)、本发明的LC滤波电路，复用必要的电感和滤波电容达到降低尖峰脉冲；并通过变压器输出端双线并绕，以极低的漏感耦合出良好的分流性能，将本应通过一个开关器件的电流强制的分成两个部分，同时等效倍增了开关器件的开关频率，很好的回避了开关器件电流和频率选型上的矛盾，降低了许多原本技术上的难度；因此本发明具有体积小、成本低、效率高的有益效果。
附图说明
图1为本发明的电路原理图；
图2为本发明的开关电路闭合分流电流走向图；
图3为本发明的开关电路闭合变压器感应电流走向图；
图4为本发明的开关电路断开瞬间分流电流与感应电流走向图；
图5为本发明的开关电路断开瞬间变压器上的尖峰电压走向图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明；
如图1至图5所示：本实施例提供了一种三相五电平拓扑电路，该三相五电平拓扑电路的每一相均包括：变压器2、两个整流电路、两个开关电路、两个高电压吸收电路、两个续流电路；所述每一相的输入端1均与一变压器2连接，通过变压器2的输出端与每一整流电路输入端连接；每一整流电路的输出端为公共节点，分别依次对应连接开关电路、高电压吸收电路、续流电路的输入端；
所述每一高电压吸收电路、每一续流电路的输出端均为每一相的输出端；所述每一高电压吸收电路均还连接有一滤波电路；所述每一开关电路的输出端为公共节点，依次对应连接整流电路的另一输出端、另外一相的电路回路8。
当开关电路闭合时，所述每一相交流电中的电流通过变压器2进行分流，分流电流经每一整流电路进行整流；其中一部分电流经对应的整流电路整流后，将电流通过开关电路回送到整流电路的输入端，用来对变压器2 储能；另一部分电流通过另一整流电路整流后，将电流经对应的续流电路从输出端输出。
当开关电路从闭合到断开时，每一相交流电中的电流通过变压器2进行分流后，均通过每一整流电路整流；整流后的电流均通过相对应的续流电路输出，同时在开关电路断开瞬间，变压器2产生很高的尖峰峰脉冲，尖峰峰脉冲经整流电路后通过对应的高压吸收电路、滤波电路将尖峰峰脉冲吸收或滤掉。
所述两个开关电路均为场效应三极管,所述两个场效应三极管分别为第一场效应三极管9、第二场效应三极管90，所述第一场效应三极管9、第二场效应三极管90的漏极均分别对应接整流电路的输出端，源极均对应接整流电路的另一输出端；所述源极均还对应连接另一相的电路回路。
所述变压器2设有4个端，其中，2端、4端为输出端；所述1端、4 端为同名端，并采用双线并绕；所述1端和3端串联连接。
所述两个整流电路分别为第一整流电路3、第二整流电路30；所述第一整流电路3、第二整流电路30均由4个整流二极管构成的整流桥。
所述两个续流电路分别为第一续流电路4、第二续流电路40；所述第一续流电路4由两个续流二极管D27并联组成；所述第二续流电路40由两个续流二极管D6并联组成。
所述两个高电压吸收电路分别为第一高电压吸收电路5、第二高电压吸收电路50；所述第一高电压吸收电路5由第一功率二极管D38、第一功率电阻R663、第二功率电阻R669、第三功率电阻R6670组成的电路；所述第二高电压吸收电路50由第二功率二极管D37、第四功率电阻R79、第五功率电阻R80、第六功率电阻R81组成的电路。
所述滤波电路分别为第一LC滤波电路、第二LC滤波电路；所述第一 LC滤波电路为变压器2依次经整流电路D16、功率二极管D38、第一功率电阻R663与滤波电容6连接组成；第二LC滤波电路为变压器2依次经整流电路D17、第二功率二极管D37、第四功率电阻R79与滤波电容60连接组成。
实施例1：
如图2、图3所示：当效应三极管Q6闭合时，所述每一相交流电中的电流经变压器2进行分流，所述分流电流分为两部分，一部分为从变压器3 端流向4端的分流电流，另外一部分电流为变压器2从1端到2端自身产生的感应电流；所述在理想的变压器2耦合下，分流电流与感应电流大小相等，且每一相的电流等于分流电流与感应电流之和；所述分流电流经第一整流电路3整流后，将分流电流通过效应三极管9的源极回送到第一整流电路3电路中，用来对变压器2储能；另一感应电流通过第二整流电路 30整流后，将感应电流经第二续流电路40中的两个续流二极管D6输出。
实施例2：
如图4所示：当效应三极管9从闭合到断开时，变压器2为阻止分流电流的减小，分流电流从变压器的2端输出，并通过第二整流电路30整流后，经第二续流电路40中的两个续流二极管D6输出；同时变压器2自身产生的感应电流从变压器2的4端输出，并通过第一整流电路3整流后，经第一续流电路4中两个续流二极管D27输出。
实施例3：
如图5所示：效应三极管9断开的瞬间，变压器2会产生很高的尖峰峰脉冲，尖峰峰脉冲经第一整流电路3后通过第一高压吸收电路5吸收及通过第一LC滤波电路将尖峰脉冲滤掉。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种三相五电平拓扑电路，其特征在于：该三相五电平拓扑电路的每一相均包括：变压器、两个整流电路、两个开关电路、两个高电压吸收电路、两个续流电路；所述每一相的输入端均与一变压器连接，通过变压器的输出端与每一整流电路输入端连接；每一整流电路的输出端为公共节点，分别依次对应连接开关电路、高电压吸收电路、续流电路的输入端；
所述每一高电压吸收电路、每一续流电路的输出端均为每一相的输出端；所述每一高电压吸收电路均还连接有一滤波电路；所述每一开关电路的输出端为公共节点，依次对应连接整流电路的另一输出端、及另外一相的电路回路。
2.根据权利要求1所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述当开关电路闭合时，所述每一相交流电中的电流通过变压器进行分流，分流电流经每一整流电路进行整流；其中一部分电流经对应的整流电路整流后，将电流通过开关电路回送到整流电路的输入端，用来对变压器储能；另一部分电流通过另一整流电路整流后，将电流经对应的续流电路从输出端输出。
3.根据权利要求2所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述当开关电路从闭合到断开时，每一相交流电中的电流通过变压器进行分流后，均通过每一整流电路整流；整流后的电流均通过相对应的续流电路输出，同时在开关电路断开瞬间，变压器产生很高的尖峰脉冲，尖峰脉冲经整流电路后通过对应的高压吸收电路、滤波电路将尖峰脉冲吸收或滤掉。
4.根据权利要求3所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述两个开关电路均为场效应三极管；所述每一效应三极管的漏极均对应接整流电路的输出端，源极均对应接整流电路的另一输出端；所述源极均还对应连接另一相的电路回路。
5.根据权利要求1所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述变压器设有4个端，其中，1端、3端为输入端，2端、4端为输出端；所述1端、4端为同名端，并采用双线并绕；所述1端和3端串联连接。
6.根据权利要求1所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述两个整流电路分别为第一整流电路、第二整流电路；所述每一整流电路均为4个整流二极管构成的整流桥。
7.根据权利要求1所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述两个续流电路均为两个续流二极管并联组成的电路。
8.根据权利要求1所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述两个升压电路均为一个功率二极管、第一功率电阻、第二功率电阻、第三功率电阻组成的电路。
9.根据权利要求1所述三相五电平拓扑电路，其特征在于：所述每一滤波电路均为变压器经对应的整流电路、高电压吸收电路与一滤电容组成的LC滤波电路。
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