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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非共振地进行zcs/zvs动作的开关电路和逆变器电路。
技术介绍
1、为了改善电动车辆的续航距离和改善混合动力车辆的油耗而搭载的逆变器要求较高的电力转换效率。另外,为了提高马达效率,需要逆变器的动作频率即载流子的高频化。与此同时,期望将所产生的电磁噪声抑制得较低而改善emc性能,并且削减噪声对策所花费的成本。
2、专利文献1公开了进行zcs动作的逆变器电路
3、专利文献2公开了使用触发器的逆变器电路。
4、图27示出了3相逆变器的1个相的输出电路,将电感性负载与高端侧连接,设定为电源电压48v、驱动频率50khz、占空比(duty)50%,并为了防止击穿而设定规定的死区时间。
5、负载位于高端侧,电流方向为朝向半桥的流入方向。因此,底部开关160侧mosfet成为主开关,顶部开关150侧进行飞轮电路动作。
6、图28示出对底部开关接通时的顶部开关和底部开关的电压/电流/损失进行模拟而得到的结果。
7、(条件)
8、·底部接通动作分析
9、·电源电压48v
10、·负载电感10uh
11、·负载电阻0.15ω(48v 0.15ω=320a,由于为占空比(duty)50%驱动,因此相当于160a)
12、·栅极电阻2.2ω
13、·固定常数电路(布线电感=0)
14、在底部开关160即将接通之前的状态下,由负载电感引起的负载电流≈160a经由顶部开关150向电源方向
15、在顶部开关侧,s-d间电压较小,因此损失较小,而在底部开关侧产生较大的电力损失。在载流子消失后,对顶部开关侧mosfet的d-s电容进行充电,同时上下mosfet的d-s间电压呈指数函数地增加(减少),该电压成为输出端子电压波形。
16、另外,上述恢复电流直接在电源电流中成为较大的谐波纹波而流动。
17、现有技术文献
18、专利文献
19、专利文献1:日本特开2014-220913号公报
20、专利文献2:日本特开2015-76989号公报
技术实现思路
1、专利技术要解决的课题
2、图29示出对底部开关断开时的顶部开关和底部开关的电压/电流/损失进行模拟而得到的结果。
3、在底部开关160即将断开之前的状态下,由负载电感引起的负载电流≈160a经由底部开关160向gnd方向流动。
4、这时底部开关160断开,因此负载电流以电流值被电感元件保持的状态,底部开关160的电流减少量作为顶部开关150的电流而增加。
5、示出顶部侧开关与底部侧开关的s-d间电压与漏极电流与损失的关系。这样,对于顶部侧开关,由于初始状态为断开,电流的增加相对于电压的增加较慢,因此损失比较小,但对于底部侧开关,在维持负载电流的160a的状态下s-d间电压增加,因此会产生较大的损失。
6、以上的各开关动作所带来的损失和电力转换效率如下。
7、底部开关侧mosfet损失(1个)11.872w
8、底部侧恢复降低肖特基二极管损失=266uw
9、顶部开关侧mosfet损失(1个)4.122w
10、顶部侧恢复降低肖特基二极管损失=373.8mw
11、负载电力=3.6757kw
12、电源电力=3.7235kw
13、效率=98.71%
14、作为降低开关损失而提高效率的方法,通常具有如下的方法:通过共振(局部共振)进行zvs、zcs动作,在开关元件的电压与电流的相位之间设置差,由此降低v×i损失。但是,该方法具有构造复杂且难以控制时机的难点。此外,在以往的zcs、zvs的逆变器电路中,用于zcs、zvs动作的能量被直接消耗,因此无法提高效率。
15、本专利技术的目的在于,提供高频率且具有较高的电力转换效率,将所产生的电磁噪声抑制得较低而改善了emc性能的开关电路和逆变器电路。
16、用于解决课题的手段
17、本专利技术的开关电路(110)是使从电源(e)供给的电力间断地对负载单元(r)进行驱动的开关电路,其为在向内置于该开关电路的开关单元(m)施加的电压与在该开关单元(m)中流动的电流之间设置时间差来降低开关损失的软开关方式。而且,该开关电路(110)具有:电感器(l),其配设于所述负载单元(r)与所述开关单元(m)之间;第一整流单元(d1)和第一电容器(c1),它们串联地配设于所述开关单元(m)与所述电源或接地之间;第二整流单元(d2)和第二电容器(c2),它们经由所述电感器(l)而与串联地配设的所述第一整流单元(d1)和所述第一电容器(c1)并联连接;以及第三整流单元(d3),其配设于所述第一整流单元(d1)和所述第一电容器(c1)的连接部与所述第二电容器(c2)和所述第二整流单元(d2)的连接部之间。
18、本专利技术的逆变器电路具有:半桥逆变器,其具有顶部逆变器开关(50)和底部逆变器开关(60);顶部侧辅助电路(20t),其在所述顶部逆变器开关(50)的接通/断开时进行zvs/zcs动作;以及底部侧辅助电路(20b),其在所述底部逆变器开关(60)的接通/断开时进行zvs/zcs动作。所述逆变器电路还具有:顶部侧电感器(l3),其连接于所述顶部逆变器开关(50)与负载单元(lu)之间,在所述顶部逆变器开关(50)、所述底部逆变器开关(60)的接通转变时进行zcs动作;以及底部侧电感器(l4),其连接于所述底部逆变器开关(60)与负载单元(l1)之间,并且与所述顶部侧电感器(l3)连接。而且,所述顶部侧辅助电路(20t)具有:第一整流单元(d1)和第一电容器(c1),它们串联地配设于所述顶部逆变器开关(50)与电源或接地之间;第二整流单元(d2)和第二电容器(c2),它们经由所述顶部侧电感器(l3)而与串联地配设的所述第一整流单元(d1)和所述第一电容器(c2)并联连接;以及第三整流单元(d3),其配设于所述第一整流单元(d1)和所述第一电容器(c1)的连接部与所述第二电容器(c2)和所述第二整流单元(d2)的连接部之间。
19、另外,上述各括号内的标号表示与后述的实施方式所记载的具体的手段的对应关系。
20、专利技术效果
21、在第1方面的开关电路中,用于通过zcs使开关单元(m)接通的电感器(l)的能量在开关单元(m)的接通期间积蓄于第一电容器(c1)。而且,利用第一电容器(c1)的能量(电压),通过zvs使开关单元(m)断开,在开关单元(m)的断开期间,使第一电容器(c1)的能量向电源侧回流,而使第一电容器(c1)完全放电。在以往的zcs、zvs的逆变本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开关电路,其使从电源供给的电力间断地对负载单元进行驱动,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的开关电路,其中,
3.根据权利要求2所述的开关电路,其中,
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的开关电路,其中,
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的开关电路,其中,
6.根据权利要求5所述的开关电路,其中,
7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的开关电路,其中,
8.根据权利要求7所述的开关电路,其中,
9.一种逆变器电路,其特征在于,
10.根据权利要求9所述的逆变器电路,其中,
11.根据权利要求9或10所述的逆变器电路,其中,
12.根据权利要求9至11中的任意一项所述的逆变器电路,其中,
13.根据权利要求12所述的逆变器电路,其中,
14.根据权利要求12所述的逆变器电路,其中,
15.根据权利要求10所述的逆变器电路,其中,
16.根据权利要求15所述的逆变器电路,其中,
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种开关电路,其使从电源供给的电力间断地对负载单元进行驱动,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的开关电路,其中,
3.根据权利要求2所述的开关电路,其中,
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的开关电路,其中,
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的开关电路,其中,
6.根据权利要求5所述的开关电路,其中,
7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的开关电路,其中,
8.根据权利要求7所述的开关电路,其中,
9.一种逆变器电路,其特征在于,
10.根据权利要求9所述的逆变器电路,其中,
11.根据权利要求9或1...
【专利技术属性】
技术研发人员:山野上耕一,
申请(专利权)人:株式会社今仙电机制作所,
类型:发明
国别省市:
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