[发明专利]电容串联自动均压电路及其控制电路

说明书

本发明提供了一种电容串联自动均压电路及其控制电路，包括功率电路，所述功率电路包括均压电路和逆变电路；控制电路用以完成对功率电路中的滤波电容端电压进行检测和均压，将检测到的电压输入到外围电路进行处理，将处理得到的比较信号反馈到模拟电路中控制芯片的反馈输入端，控制芯片对各个输入端口的信号进行处理后输出驱动信号，驱动所述功率电路中的功率器件的开关状态，经过均压电路电路的原边与副边能量传输，使得所述功率电路中的滤波电容实现自动均压。本发明能在功率电路采用多个滤波电容串联时，使得滤波电容能够实现自动均压，具有控制简单，响应快速，均压效果好的特点，可应用于半桥逆变型等离子切割机等实际应用中。

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域的一种均压电路及其控制电路，具体地，涉及一种电容串联自动均压电路及其控制电路。

背景技术

在目前的中小功率应用场合中，由于半桥电路具有结构简单、易于控制并且直流侧采用电容的串联提升了耐压效果等优点，因此得到了较为广泛的应用，但是这种电路常采用数个滤波电容串联，由于电容容值、漏电阻以及电路参数等原因存在着电容均压的问题。

电容不均压的隐患是不能忽视的，如果均压效果不好，可能会导致电容过压击穿、控制信号产生偏差、输出波形畸变等问题，甚至使系统失控。因此电容均压问题应当引起高度重视，必须采用适当的均压措施来避免电容不均压的情况产生。

经过对电容器串联均压现有技术的检索发现，Lin B.R.Hung T.L.Single-phasehalf-bridge converter topology for power quality compensation.IEE ProceedingsElectric Power Applications，2002，149(5)：351～359.提出在功率电路中增加元器件来解决直流分压电容电压偏差问题。但是这种方法增加了变换器的体积重量，加大了成本，并且不能从根本上保证串联电容的电压均衡，实际用效果不理想。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电容串联自动均压电路及其控制电路，实现功率电路中的多个滤波电容始终保持电压均衡，具有控制简便，响应快速，均压效果好的优点。

根据本发明的第一目的，提供一种电容串联自动均压电路，所述电路包括功率电路，所述功率电路包括均压变压器和逆变电路，其中：

所述均压电路设有均压变压器Tr1，所述均压变压器Tr1的副边设有第一～第三副边绕组N12、N11、N13和第二～第四二极管D2、D3、D4；

所述逆变电路由电容桥臂、电阻桥臂、IGBT桥臂、第一逆变变压器Tr2以及第二逆变变压器Tr3组成，其中：电容桥臂由第二～第四滤波电容C2、C3、C4依次串联组成，负责提供平衡的三路直流电压；电阻桥臂负责为电容桥臂进行静态均压；IGBT桥臂负责DC-AC逆变，将静态均压后电阻桥臂的三路直流电压逆变成检流电压；第一逆变变压器Tr2与第二逆变变压器Tr3与电容桥臂、IGBT桥臂连接，起隔离作用，同时，通过电磁感应传输电能；

所述均压变压器Tr1原边与副边能量传输时，第二副边绕组N11通过第三二极管D3连接在第三滤波电容C3的两端；第一副边绕组N12通过第二二极管D2连接在第二滤波电容C2的两端；第三副边绕组N13通过第三二极管D4连接在第四滤波电容C4的两端，为第二～第四滤波电容C2、C3、C4均压。

优选地，所述的均压电路还包括第一功率MOSFET S1、第一滤波电容C1、第一电阻R1、第二十三电阻R23、第一二极管D1，其中：

第一电阻R1一端与第一滤波电容C1一端、均压变压器Tr1原边绕组同名端以及直流正极相连，第一电阻R1另一端与第一滤波电容C1另一端以及第一二极管D1阴极相连；