本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于脈沖變換器的軟開關(guān)電路，本發(fā)明還涉及一種用于脈沖變換器的軟開關(guān)的控制方法。

背景技術(shù)：
脈沖變換器隨著當(dāng)代高科技技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，在等離子體加工、脈沖電火花加工、高頻高壓脈沖電源等方面對(duì)脈沖電源也有許多的要求。如在鎂合金微弧氧化表面處理工藝中應(yīng)用雙向脈沖電源，其工藝要求脈沖電源不僅脈沖頻率可調(diào)、正負(fù)向脈沖時(shí)間可調(diào)，還要求正負(fù)向脈沖幅值、正負(fù)向脈沖個(gè)數(shù)可靈活調(diào)節(jié)。現(xiàn)有的脈沖變換器主要通過(guò)開關(guān)器件的開通與關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖的輸出。開關(guān)器件工作在硬開關(guān)狀態(tài)，在開關(guān)器件開通與關(guān)斷的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電壓與電流的重疊區(qū)，使得開關(guān)器件的關(guān)斷和開通損耗增大。開關(guān)損耗的增大限制了開關(guān)頻率的提升。并且在感性負(fù)載下的感性關(guān)斷帶來(lái)較大的dv/dt，容性負(fù)載下開通時(shí)帶來(lái)較大的di/dt等問(wèn)題使得開關(guān)器件在脈沖變換器中更容易受到嚴(yán)重的電壓和電流沖擊。如在微弧氧化負(fù)載條件下，由于負(fù)載呈容性，在開關(guān)管的開關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電壓尖峰，增大了開關(guān)管的電壓應(yīng)力。開關(guān)管工作在大電流和硬開關(guān)的條件下，一旦這樣的電壓電流沖擊超過(guò)了開關(guān)器件的安全工作范圍，就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)器件的損壞，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)損壞設(shè)備。同時(shí)，過(guò)高的電壓尖峰也限制了開關(guān)器件工作頻率的提高。而軟開關(guān)技術(shù)，通過(guò)在電路拓?fù)渲性黾与姼?、電容等諧振元件，構(gòu)成輔助換向網(wǎng)絡(luò)，在開關(guān)管的開關(guān)過(guò)程前后引入諧振過(guò)程，使開關(guān)器件在開通前電壓降為零，或在關(guān)斷前電流降為零?？梢员苊庠陂_關(guān)管的通斷過(guò)程中出現(xiàn)電流和電壓的重疊區(qū)域，從而大大降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。零電流開關(guān)(ZCS)是指在開關(guān)器件的電流為零時(shí)關(guān)斷器件。零電壓開關(guān)(ZVS)是指在開關(guān)器件上的電壓為零時(shí)開通器件。專利《一種新型交流脈沖電源裝置》(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201210393657，公開號(hào)：CN102916606A，公開日：2012.10.16)提出了一種雙向交流脈沖裝置，通過(guò)正負(fù)向不同的電路實(shí)現(xiàn)了雙向不對(duì)稱脈沖的輸出，而其使用的電路復(fù)雜，成本較高，控制難度也較大，且在高頻輸出時(shí)的開關(guān)損耗較大。專利《雙極脈沖電源及并聯(lián)多臺(tái)該雙極脈沖電源的電源裝置》(申請(qǐng)?zhí)枺篊N200980119323，公開號(hào)：CN102047548A，公開日：2011.05.04)提出了一種雙極性脈沖電源，文中使用電橋電路實(shí)現(xiàn)了雙極性對(duì)稱脈沖的輸出，通過(guò)額外添加一個(gè)開關(guān)管的方式降低了電橋電路開關(guān)元件的開關(guān)損耗，而加入開關(guān)元件造成了成本的提升和控制時(shí)序要求的提高。論文《微弧氧化用脈沖電源的研制》(電工技術(shù)學(xué)報(bào)第24卷第5期215-219頁(yè)，作者：胡敏，何湘寧)中研制了一種適用于微弧氧化的脈沖電源，在微弧氧化負(fù)載條件下，由于為容性負(fù)載，在開關(guān)管上產(chǎn)生了電壓尖峰，增大了開關(guān)管的電壓應(yīng)力，同時(shí)增大了開關(guān)損耗，限制了其頻率的提升。由于脈沖變換器在實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域中有負(fù)載特性變化較大，脈沖頻率變化范圍寬等特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的軟開關(guān)方法無(wú)法適用于脈沖變換器中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于脈沖變換器的軟開關(guān)電路，解決了現(xiàn)有脈沖變換器中，開關(guān)管損耗大而且有非常大的工作應(yīng)力的問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于脈沖變換器的軟開關(guān)電路的控制方法。本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，一種用于脈沖變換器的軟開關(guān)電路，包括直流源DC1，直流源DC1的正極分別連接第一開關(guān)管T1的集電極、第三開關(guān)管T3的集電極，直流源DC1的負(fù)極分別連接第二開關(guān)管T2的發(fā)射極、第四開關(guān)管T4的發(fā)射極，第一開關(guān)管T1的發(fā)射極與第三開關(guān)管的發(fā)射極之間連接有負(fù)載Z，第一開關(guān)管T1的發(fā)射極與第二開關(guān)管T2的集電極連接，第三開關(guān)管T3的發(fā)射極與第四開關(guān)管T4的集電極連接，第一開關(guān)管T1的發(fā)射極和集電極之間并聯(lián)有第一電容C1，第二開關(guān)管T2的集電極與電感Lr的一端連接，電感Lr的另一端與第二電容Cr的一端連接，第二電容Cr的另一端與第二開關(guān)管T2的發(fā)射極連接。本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，第一開關(guān)管D1、第二開關(guān)管D2、第三開關(guān)管D3、第四開關(guān)管D4均為攜帶反并聯(lián)二極管或具有反并聯(lián)二極管特性的可關(guān)斷功率開關(guān)器件。直流源DC1為全橋DC/DC恒流源變換器或全橋DC/DC恒壓源變換器或半橋DC/DC恒流源變換器或半橋DC/DC恒壓源變換器或反激式DC/DC恒流源變換器或反激式DC/DC恒壓源變換器。本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，一種用于脈沖變換器的軟開關(guān)電路的控制方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1、分別產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)管D1、第二開關(guān)管D2、第三開關(guān)管D3、第四開關(guān)管D4的第一脈沖序列PWM1、第二脈沖序列PWM2、第三脈沖序列PWM3、第四脈沖序列PWM4；步驟2、步驟1中產(chǎn)生的第一脈沖序列PWM1、第二脈沖序列PWM2、第三脈沖序列PWM3、第四脈沖序列PWM4分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)管D1、第二開關(guān)管D2、第三開關(guān)管D3、第四開關(guān)管D4，即實(shí)現(xiàn)了用于脈沖變換器軟開關(guān)。本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，步驟1中產(chǎn)生第一脈沖序列PWM1、第二脈沖序列PWM2、第三脈沖序列PWM3、第四脈沖序列PWM4分為3中情況：情況1、當(dāng)flagP＝1且flagN＝0且flag＝1時(shí)，即本周期內(nèi)只產(chǎn)生正向脈沖序列：PWM3＝0；當(dāng)T1＝0時(shí)，PWM1＝1；當(dāng)T1＝CTp時(shí)，PWM1＝0；當(dāng)T1＝CT/2+CTn+CTs時(shí)，PWM1＝1；當(dāng)T1＝CT時(shí)，PWM1＝0；當(dāng)T1＝CTp+CTs時(shí)，PWM2＝1；當(dāng)T1＝CT/2+CTn時(shí)，PWM2＝0；當(dāng)T1＝0時(shí)，PWM4＝1；當(dāng)T1＝CT/2-CTs時(shí)，PWM4＝0；情況2、當(dāng)flagP＝0且flagN＝1且flag＝1時(shí)，即本周期內(nèi)只產(chǎn)生負(fù)向脈沖序列：PWM4＝0；當(dāng)T1＝0時(shí)，PWM1＝1；當(dāng)T1＝CTp時(shí)，PWM1＝0；當(dāng)T1＝CT/2+CTn+CTs時(shí)，PWM1＝1；當(dāng)T1＝CT時(shí)，PWM1＝0；當(dāng)T1＝CTp+CTs時(shí)，PWM2＝1；當(dāng)T1＝CT/2+CTn時(shí)，PWM2＝0；當(dāng)T1＝CT/2時(shí)，PWM3＝1；當(dāng)T1＝CT-CTs時(shí)，PWM3＝0；情況3、當(dāng)flagP＝1且flagN＝1且flag＝1時(shí)，即本周期內(nèi)產(chǎn)生正負(fù)雙向脈沖序列：當(dāng)T1＝0時(shí)，PWM1＝1；當(dāng)T1＝CTp時(shí)，PWM1＝0；當(dāng)T1＝CT/2+CTn+CTs時(shí)，PWM1＝1；當(dāng)T1＝CT時(shí)，PWM1＝0；當(dāng)T1＝CTp+CTs時(shí)，PWM2＝1；當(dāng)T1＝CT/2+CTn時(shí)，PWM2＝0；當(dāng)T1＝CT/2時(shí)，PWM3＝1；當(dāng)T1＝CT-CTs時(shí)，PWM3＝0；當(dāng)T1＝0時(shí)，PWM4＝1；當(dāng)T1＝CT/2-CTs時(shí)，PWM4＝0；其中，T1為計(jì)數(shù)器；第一脈沖序列PWM1、第二脈沖序列PWM2、第三脈沖序列PWM3、第四脈沖序列PWM4的值為1時(shí)對(duì)應(yīng)的開關(guān)管導(dǎo)通，值為0時(shí)對(duì)應(yīng)的開關(guān)管關(guān)斷；CTp、CTn、CTs、CT分別為正向?qū)〞r(shí)間計(jì)數(shù)器、負(fù)向?qū)〞r(shí)間計(jì)數(shù)器、死區(qū)時(shí)間計(jì)數(shù)器、脈沖周期時(shí)間計(jì)數(shù)器；標(biāo)志位flag為脈沖發(fā)生狀態(tài)標(biāo)志位，當(dāng)開始產(chǎn)生脈沖時(shí)，標(biāo)志位flag置1；標(biāo)志位flagP、標(biāo)志位flagN分別為正向脈沖發(fā)生和負(fù)向脈沖發(fā)生的標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位flagP和標(biāo)志位flagN為1時(shí)有效。CTp＝M×Tp，CTn＝M×Tn，CTs＝M×Ts，CT＝M×T，其中，Tp為脈沖的正向脈寬，Tn為脈沖的負(fù)向脈寬，Ts為死區(qū)時(shí)間，T為脈沖周期，M為時(shí)鐘頻率。正向脈沖標(biāo)志位flagP、負(fù)向脈沖標(biāo)志位flagN的判定方法為：當(dāng)T1＝0時(shí)：情況1：若CP＞CN，則flagP＝1；flagN＝0；CP＝CP-1；情況2：若CP＝CN：情況2.1：若CN＝0，則CP＝Np；CN＝Nn；情況2.1.1：若CP＝0，則flagP＝0；flagN＝1；CN...