反激变换电路、控制方法、变换器、伺服电机及驱动器技术

本发明专利技术公开了反激变换电路、控制方法、变换器、伺服电机及其驱动器，其中，第一开关一端连接母线，另一端连接变压器的原边线圈的第二端；第二开关一端连接原边线圈的第一端、另一端接地；第一二极管的阳极连接原边线圈的第一端，阴极连接母线；第二二极管与第三开关串联在原边线圈的第二端与地之间；第三开关与吸收电路并联，吸收电路中吸收电容和吸收电阻并联；当母线采样电压大于阈值电压时，电压比较电路控制第三开关导通，从而使第二二极管和第三开关形成原边线圈的钳位电路，并且使得第三开关将吸收电路短路；当母线采样电压小于阈值电压时，电压比较电路控制第三开关断开，从而使第二二极管和吸收电路形成原边线圈的钳位吸收电路。吸收电路。吸收电路。

【技术实现步骤摘要】
反激变换电路、控制方法、变换器、伺服电机及驱动器


[0001]本专利技术涉及DC
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DC领域，尤其涉及一种反激变换电路、控制方法、变换器、伺服电机及其驱动器。

技术介绍

[0002]反激变换器拓扑结构因其成本低廉、可靠性高、性能优异，被广泛应用于200W以下的小功率开关电源，及各种电子设备的辅助电源中。反激变换器因与原边线圈串联的开关数量和连接结构不同，又可分为单管反激变换器和双管反激变换器。
[0003]单管反激变换器由于原边线圈串联的开关管需要承受母线电压、副边线圈通过变压器反射到原边线圈电压(即反射电压)、以及开关管关断产生的尖峰电压(原边线圈漏感产生的感应电动势)的叠加电压，在高输入电压的条件下，开关管需要承受更高的耐压，这使得该拓扑结构最高输入电压受到明显制约。但在低电压输入时，只要设计合理，理论上，在极低的输入电压下，单管反激变换器依然能够正常输出。
[0004]双管反激变换器由于原边线圈的续流电流(其由原边线圈漏感产生的感应电动势等引起)又可以通过钳位二位管回到输入母线，使得开关管只需要承受母线电压的耐压即可，这使得该拓扑结构更容易应用到高输入电压条件下。但在低电压输入时，即在母线电压低于副边线圈反射到原边线圈的电压时，钳位二极管会把原本应该传递到副边线圈的能量通过正激的方式回传到原边线圈，使得副边线圈只能输出略低于匝比于母线电压的输出电压，即，如果变压器的原边线圈和副边线圈的匝比为n:1，则副边输出电压为：Vo＝Vin/n
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VD，其中，Vo、Vin和VD分别为输出电压、母线的输入电压和整流二极管的压降。
[0005]传统的双管反激变换器在低电压输入时出现问题，设计者只能避开这段区间，设计之初就先明确最低输入电压，即使这样也不能兼顾宽范围输入时的最低和最高输入电压。
[0006]可以看出，单管反激变换器在高的输入电压时没优势，而双管反激变换器在低的输入电压时会出现问题。
[0007]作为一个例子，如今，超级电容开始广泛的用做伺服驱动领域的后备电源，特别是风电变桨伺服驱动器上。在电网有电时，三相400Vac的交流电输入到交流整流电路，整流后母线电压极限情况下可达到800Vdc；当电网没电时，需要利用作为后备电源的超级电容工作时，为了最大化利用超级电容的能量，需要将其电压释放到尽可能低，理想值是释放到零，可见，母线电压的工作电压的变化范围在几十伏到800Vdc之间，而目前的单管反激变换器和双管反激变换器都满足不了该要求。

技术实现思路

[0008]基于上述现状，本专利技术的主要目的在于提供一种反激变换电路、控制方法、变换器、伺服电机及其驱动器，从而可以在很宽的输入电压正常工作，并且第一开关和第二开关的耐压值可以较低。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种反激变换电路，包括第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管，其特征在于，还包括：第三开关、电压比较电路和吸收电路，所述吸收电路包括吸收电容和吸收电阻；所述第一开关一端连接母线，另一端连接变压器的原边线圈的第二端；所述第二开关一端连接所述原边线圈的第一端、另一端接地；所述第一二极管的阳极连接所述原边线圈的第一端，阴极连接所述母线；所述第二二极管与所述第三开关串联在所述原边线圈的第二端与地之间；所述第三开关与所述吸收电路并联，所述吸收电路中所述吸收电容和吸收电阻并联；所述电压比较电路将母线采样电压与阈值电压进行比较，当所述母线采样电压大于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关导通，从而使所述第二二极管和所述第三开关形成所述原边线圈的钳位电路，且钳位电路中的电流方向为从所述第二二极管的阳极、所述第二二极管的阴极至所述原边线圈的第二端，并且使得所述第三开关将所述吸收电路短路；当所述母线采样电压小于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关断开，从而使所述第二二极管和所述吸收电路形成所述原边线圈的钳位吸收电路。
[0011]优选的，所述的反激变换电路还包括第三二极管，所述吸收电路与所述第三二极管串联后再与所述第三开关并联，在所述第三开关导通瞬间，所述第三二极管用于防止所述吸收电容的电量通过所述第三开关放电；在所述第三开关断开后，所述第三二极管构成所述吸收钳位电路的组成部分。
[0012]优选的，所述的反激变换电路还包括控制单元，当所述反激变换电路的输出电压调整到新的电压值时，所述控制单元对所述阈值电压进行更新，并将更新后的所述阈值电压输出给所述电压比较电路。
[0013]优选的，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*n*(Vo+Vd)；其中，Vth、Vo和Vd分别为：所述阈值电压、所述输出电压和所述整流二极管的压降，n为所述变压器的原边线圈和副边线圈的匝比，k为采样系数，取值范围为(0，1)。
[0014]优选的，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*(n*(Vo+Vd)+V1)；其中，Vth、Vo和Vd分别为：所述阈值电压、所述输出电压和所述整流二极管的压降，V1为介于5V
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10V之间的常量，n为所述变压器的原边线圈和副边线圈的匝比，k为采样系数，取值范围为(0，1)。
[0015]本专利技术还提供了一种反激变换电路的控制方法，采用所述的反激变换电路，所述控制方法包括如下步骤：所述电压比较电路将母线采样电压与阈值电压进行比较，当所述母线采样电压大于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关导通，从而使所述第二二极管和所述第三开关形成所述原边线圈的钳位电路，且钳位电路中的电流方向为从所述第二二极管的阳极、所述第二二极管的阴极至所述原边线圈的第二端，并且使得所述第三开关将所述吸收电路短路；当所述母线采样电压小于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关断开，从而使所述第二二极管和所述吸收电路形成所述原边线圈的钳位吸收电路。
[0016]优选的，所述反激变换电路还包括控制单元，所述控制方法还包括步骤：当所述反激变换电路的输出电压调整到新的电压值时，控制单元对所述阈值电压进行更新，并将更
新后的所述阈值电压输出给所述电压比较电路。
[0017]优选的，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*n*(Vo+Vd)；其中，Vth、Vo和Vd分别为：所述阈值电压、所述输出电压和所述整流二极管的压降，n为所述变压器的原边线圈和副边线圈的匝比。
[0018]优选的，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*(n*(Vo+Vd)+V1)；其中，Vth、Vo和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激变换电路，包括第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管，其特征在于，还包括：第三开关、电压比较电路和吸收电路，所述吸收电路包括吸收电容和吸收电阻；所述第一开关一端连接母线，另一端连接变压器的原边线圈的第二端；所述第二开关一端连接所述原边线圈的第一端、另一端接地；所述第一二极管的阳极连接所述原边线圈的第一端，阴极连接所述母线；所述第二二极管与所述第三开关串联在所述原边线圈的第二端与地之间；所述第三开关与所述吸收电路并联，所述吸收电路中所述吸收电容和吸收电阻并联；所述电压比较电路将母线采样电压与阈值电压进行比较，当所述母线采样电压大于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关导通，从而使所述第二二极管和所述第三开关形成所述原边线圈的钳位电路，且钳位电路中的电流方向为从所述第二二极管的阳极、所述第二二极管的阴极至所述原边线圈的第二端，并且使得所述第三开关将所述吸收电路短路；当所述母线采样电压小于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关断开，从而使所述第二二极管和所述吸收电路形成所述原边线圈的钳位吸收电路。2.根据权利要求1所述的反激变换电路，其特征在于，还包括第三二极管，所述吸收电路与所述第三二极管串联后再与所述第三开关并联，在所述第三开关导通瞬间，所述第三二极管用于防止所述吸收电容的电量通过所述第三开关放电；在所述第三开关断开后，所述第三二极管构成所述吸收钳位电路的组成部分。3.根据权利要求1所述的反激变换电路，其特征在于，还包括控制单元，当所述反激变换电路的输出电压调整到新的电压值时，所述控制单元对所述阈值电压进行更新，并将更新后的所述阈值电压输出给所述电压比较电路。4.根据权利要求3所述的反激变换电路，其特征在于，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*n*(Vo+Vd)；其中，Vth、Vo和Vd分别为：所述阈值电压、所述输出电压和所述整流二极管的压降，n为所述变压器的原边线圈和副边线圈的匝比，k为采样系数，取值范围为(0，1)。5.根据权利要求3所述的反激变换电路，其特征在于，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*(n*(Vo+Vd)+V1)；其中，Vth、Vo和Vd分别为：所述阈值电压、所述输出电压和所述整流二极管的压降，V1为介于5V
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10V之间的常量，n为所述变压器的原边线圈和副边线圈的匝比，k为采样系数，取值范围为(0，1)。6.一种反激变换电路的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的反激变换电路，所述控制方法包括如下步骤：所述电压比较电路将母线采样电压与阈值电压进行比较，
当所述母线采样电压大于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关导通，从而使所述第二二极管和所述第三开关形成所述原边线圈的钳位电路，且钳位电路中的电流方向为从所述第二二极管的阳极、所述第二二极管的阴极至所述原边线圈的第二端，并且使得所述第三开关将所述吸收电路短路；当所述母线采样电压小于所述阈值电压时，所述电压比较电路控制所述第三开关断开，从而使所述第二二极管和所述吸收电路形成所述原边线圈的钳位吸收电路。7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述反激变换电路还包括控制单元，所述控制方法还包括步骤：当所述反激变换电路的输出电压调整到新的电压值时，控制单元对所述阈值电压进行更新，并将更新后的所述阈值电压输出给所述电压比较电路。8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*n*(Vo+Vd)；其中，Vth、Vo和Vd分别为：所述阈值电压、所述输出电压和所述整流二极管的压降，n为所述变压器的原边线圈和副边线圈的匝比。9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述变压器的副边线圈通过整流二极管输出所述输出电压，所述控制单元根据所述阈值电压与所述输出电压之间的如下关系对所述阈值电压进行更新：Vth＝k*(n*(Vo+Vd)+V1)；其中，Vth、Vo和Vd分别为：所述阈值电压、所述输出电压和所述整流二极管的压降，V1为介于5V
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10V之间的常量，n为所述变压器的原边线圈和副边线圈的匝比，k为采样系数，取值范围为(0，1)。10.一种反激变换电路，包括第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管，其特征在于，还包括：第三开关、电压比较电路和吸收电路，所述吸收电路包括吸收电容和吸收电阻；所述第一开关一端连接母线，另一端连接变压器的原边线圈的第二端；所述第二开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊飞，丁万斌，张志斌，王军，
申请(专利权)人：深圳众城卓越科技有限公司，
类型：发明
国别省市：