[发明专利]一种多电平平衡电路的实现方法和多电平平衡电路

说明书

[技术领域]

本发明涉及多电平电路，尤其涉及一种多电平平衡电路的实现方法和多电平平衡电路。

[背景技术]

在中高压电路中，多数常规电容、功率管等元器件或材料的耐压值有限，无法直接承受中高压电路的高压，如直接用在中高压电路中可靠性性极低，一些能够直接承受这些高压的特种器件和特种材料，价格高昂，成本极高。为了解决这一问题，业界大量使用了三电平和多级较低电平电压串联的方式，将高压转化为多级较低电压，以便正常使用耐压级别较低的器件与材料，降低功率管上的电压、功耗等应力，实现电路设计的可行性、提高可靠性、降低成本等目的。

由于通过多低压电压电平串联组成高压电路，例如多低压电容电压串联，组成高耐压的电容组，则必须专门辅助电路，平衡每个低电平单元的电压，防止任何一个低压单元电压失控，特别是防止局部低压单元的电压变高，超出该低压单元的器件电压承受，损坏低压器件。

业界有很多方式的多电平电压平衡电路，例如使用串联电阻分压等电路，功耗大，平衡能力弱，或者使用复杂多电平专用均衡电路，电路复杂可靠性低，成本较高，平衡所能提供的功率能力有限。而且这些电压平衡电路，都难以适应大动态的快速多电压串联的平衡。多电平专用均衡电路适应的多电平电压级数非常有限，一般局限三电平、四电平有限级数，更多级数多电平电路设计越来越复杂，可靠性继续降低、成本急剧上升。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性高，能够适应大动态快速平衡的多电平平衡电路的实现方法。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种可靠性高，能够适应大动态快速平衡的多电平平衡电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种多电平平衡电路的实现方法，所述的多电平平衡电路采用变压器原边绕组输入，复数个副边绕组输出，每个辅边绕组的输出整流后接相应的平衡电容，辅边绕组是正激输出绕组，通过正激电路动态的电压与能量补偿，维持多电平电路的电压平衡。

一种多电平平衡电路的技术方案，包括输入电路、变压器和复数个平衡电压输出电路，所述的变压器包括原边绕组和复数个副边绕组；所述的输入电路的一端接输入电源正极，另一端接输入电源负极；所述的输入电路包括开关管和与开关管连接的所述变压器的原边绕组；每个所述的平衡电压输出电路包括整流二极管、平衡电容和1个所述变压器的副边绕组，所述的副边绕组与整流二极管串联后接平衡电压输出电路的输出端，所述平衡电容的两端分别接平衡电压输出电路的两个输出端；所述的辅边绕组是正激输出绕组，辅边绕组与变压器原边绕组的同名端接平衡电容的正极。

以上所述的多电平平衡电路，所述的平衡电压输出电路包括限流电阻，所述的副边绕组与整流二极管、限流电阻串联后接平衡电压输出电路的输出端。

以上所述的多电平平衡电路，每个所述的平衡电压输出电路包括限流电感和续流二极管，所述限流电感的一端接整流二极管的阴极，限流电感的另一端接所述平衡电压输出电路的第一输出端；续流二极管的阳极接副边绕组的第二端，续流二极管的阴极接整流二极管的阴极。

以上所述的多电平平衡电路，各平衡电压输出电路的平衡电容按极性依次串联，串联形成的平衡电容串联电路的正极端接输入电源正极，平衡电容串联电路的负极端接输入电源负极。

以上所述的多电平平衡电路，所述的开关管与所述变压器的原边绕组串接。

以上所述的多电平平衡电路，包括第一谐振电容和第二谐振电容，所述的开关管包括第一开关管和第二开关管；第一开关管与第二开关管串联后接输入电源的正负极，第一谐振电容和第二谐振电容串联后接输入电源的正负极；变压器原边绕组的第一端接第一开关管和第二开关管之间的连接点，第二端接第一谐振电容和第二谐振电容之间的连接点。

以上所述的多电平平衡电路，所述的开关管为4个，4个开关管构成全桥电路，全桥电路的输入端接输入电源的正负极，输出端接变压器的原边绕组。

以上所述的多电平平衡电路，包括反激电路，所述的反激电路包括反激辅助绕组和二极管，所述的反激辅助绕组通过变压器铁芯与变压器原边绕组耦合，反激辅助绕组的匝数等于变压器原边绕组的匝数，反激辅助绕组的第一端是变压器原边绕组正极端的同名端；反激辅助绕组的第二端接二极管的阳极，二极管的阴极接输入电源正极，反激辅助绕组的第一端接输入电源负极。

本发明多电平平衡电路结构简单、可靠性高，较好地解决大电流、大动态、大功率时的多电平平衡，并可以解决任意电平的多电平平衡。

[附图说明]