專利名稱：倍壓整流推挽正激變換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及直流直流變換器，特別是涉及低壓輸入高壓輸出直直變換器，屬于電 力電子變換器。
背景技術：
蓄電池、可再生能源尤其是光伏電池面板通常輸出電壓較低，本地交流負載及電 網電壓通常較高。為避免使用輸出低頻變壓器升壓隔離，通常需要將較低的直流電壓升壓 至較高電壓滿足后級逆變器母線電壓利用率，往往借助高頻變壓器完成輸入電壓斬波升壓 整流濾波為高壓直流。在高壓場合，變壓器副邊整流二極管的反向恢復特性往往造成二極 管關斷尖峰，實際應用中往往需要加入無源、有源箝位及吸收電路，影響了系統效率及可靠 性。
發明內容
技術問題本發明的目的是在研究上述技術的基礎上，提出一種倍壓整流推挽 正激變換器，利用倍壓整流電路實現變壓器部分漏感能量與副邊諧振整流電容諧振實現副 邊整流二極管軟開關，同時變壓器部分漏感能量轉移至原邊箝位電容，抑制原邊開關管尖 峰。并取消了副邊濾波電感，減小了變壓器副邊對原邊匝比，有利于變換器高功率密度集 成。技術方案本發明提出的一種倍壓整流推挽正激變換器，包括原邊電路和副邊電 路，
a.所述的原邊電路包括兩條并聯的支路，第一條支路連接的順序是電源正極、變壓 器原邊第一繞組、第一開關管、電源負極，其中變壓器原邊第一繞組的同名端接電源正極； 第二條支路連接的順序是電源正極、第二開關管、變壓器原邊第二繞組、電源負極，其中變 壓器原邊第二繞組的同名端接電源負極；原邊電容的兩端分別接在變壓器原邊第一繞組 和變壓器原邊第二繞組的異名端上；
b.所述的副邊電路包括三條并聯的支路，第一條支路由第三電容構成，第三電容上端 與電源正輸出端連接，下端與電源負輸出端連接；第二條支路由第一電容、第二電容串聯 支路構成，第二條支路的兩端分別接在電源的正、負輸出端；第三條支路由第一二極管及第 二二極管串聯支路構成，第一二極管的負極與電源正輸出端連接，第二二極管的正極與與 電源負輸出端連接；
變壓器副邊繞組的同名端接在第一二極管及第二二極管之間，變壓器副邊繞組的異名 端接在第一電容、第二電容之間。所述變壓器原邊兩個繞組匝數相同。所述副邊整流電路中第一電容、第二電容為 無極性電容。
有益效果本發明公開了一種倍壓整流推挽正激直直變換器，包括原邊兩個開關 管Si、&，一個電容C。，副邊兩個二極管Dp D2，三個電容Cp C2, C3，以及一個變壓器(包含兩 個原邊繞組，一個副邊繞組)。本發明實現了副邊二極管軟開關，解決了副邊二極管反向恢 復尖峰問題，取消了副邊電感，且有效減小了變壓器副邊對原邊匝比。
圖1為傳統全橋整流推挽正激電路。圖2為本發明所提出倍壓整流推挽正激電路。圖3從上到下依次為具體實施方式
中倍壓整流推挽正激電路原邊開關管Sp S2的 占空比屯、d2及變壓器副邊電流is。圖4從上到下依次為具體實施方式
中倍壓整流推挽正激電路副邊整流二極管D2 承受反向電壓v_recl及正向整流電流idl。圖5從上到下依次為具體實施方式
中倍壓整流推挽正激電路原邊開關管Sp S2的 占空比dp d2、開關管S1兩端電壓v_ds及箝位電容電壓v_clamp。
具體實施例方式以下結合具體實施方式
并對照附圖，對本發明作進一步說明。圖1為傳統全橋整流推挽正激電路。開關管S1導通時，原邊輸入電源V1、繞組Npl、開關管S1導通，同時箝位電容C。、繞 組Np2、開關管S1亦構成回路，同時向副邊傳遞能量。副邊二極管D”D4正偏，向負載傳遞能量。原邊開關管S1關斷后，原邊輸入電源V1、繞組Npl、電容C。、繞組^構成回路，繞組 Npl, Np2短路，電容電壓等于輸入電源電壓，同時變壓器部分漏感能量釋放到箝位電容上，依 靠較大的箝位電容箝位開關管關斷電壓尖峰；副邊此時原先導通的D1A4與原先關斷的D2、 D3共同續流維持電感電流向負載供電；S2開通后,DpD4電流逐漸減小，D2、D3電流逐漸增大， 實現換流，直至D2、D3完全承擔負載電流，DpD4正向電流減小為零，但此時D1A4承受反壓， 二級管反向恢復特性導致此時D”D4會有電流反向流過，部分漏感能量與二極管結電容諧 振，造成較大損耗及整流二極管尖峰，影響了整機效率及可靠性。圖2為所提出倍壓整流推挽正激電路。開關管S1導通時，原邊輸入電源V1、繞組Npl、開關管S1導通，同時箝位電容C。、繞 組Np2、開關管S1亦構成回路，同時向副邊傳遞能量。副邊二極管D1正偏，向負載傳遞能量。 所不同于圖1電路的是，此時變壓器漏感及副邊電容CpC2諧振，二極管為軟開通，且諧振電 流在S1導通時間之內諧振至零，完成零電流自然關斷。此時變壓器漏感能量亦有效向負載 端傳遞，完成漏感能量回收。原邊開關管S1關斷后，原邊輸入電源V1、繞組Npl、電容C。、繞組^構成回路，繞組 Npl, Np2短路，電容電壓等于輸入電源電壓，同時僅余部分線路漏感能量釋放到箝位電容上， 開關管尖峰將抑制得更好；副邊二極管D” D2均關斷，由電容C” C2、C3向負載端供電，二極 管反向承受電壓僅為輸出直流電壓，避免了圖1電路的硬開關反向恢復尖峰。
同時需要指出的是，該副邊電路不僅充當了諧振電路部分，且本身亦是倍壓整流 電路，可以有效降低副邊匝數。同時取消了輸出濾波電感，可以有效提高變換器功率密度。 相對于付出的二極管諧振電流峰值較大的代價，還是值得的。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本方面的具體實施只限于這些說明。對本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下做出若干等同替代或明顯變形，且性能或用途相同，都應當視為屬 于本發明的保護范圍，例如副邊采用三倍壓、四倍壓乃至η倍壓整流電路等。
權利要求
1.一種倍壓整流推挽正激變換器，包括原邊電路和副邊電路，其特征在于，a.所述的原邊電路包括兩條并聯的支路，第一條支路連接的順序是電源正極、變壓 器原邊第一繞組( )、第一開關管(S》、電源負極，其中變壓器原邊第一繞組(Npl)的同名 端接電源正極；第二條支路連接的順序是電源正極、第二開關管(S》、變壓器原邊第二繞 組(Np2)、電源負極，其中變壓器原邊第二繞組(Np2)的同名端接電源負極；原邊電容(C。)的 兩端分別接在變壓器原邊第一繞組(Npl)和變壓器原邊第二繞組(Np2)的異名端上；b.所述的副邊電路包括三條并聯的支路，第一條支路由第三電容(C3)構成，第三電容 (C3)上端與電源正輸出端連接，下端與電源負輸出端連接；第二條支路由第一電容(C1)、第 二電容(C2)串聯支路構成，第二條支路的兩端分別接在電源的正、負輸出端；第三條支路由 第一二極管(D1)及第二二極管(D2)串聯支路構成，第一二極管(D1)的負極與電源正輸出端 連接，第二二極管(D2)的正極與與電源負輸出端連接；變壓器副邊繞組的同名端接在第一二極管(D1)及第二二極管(D2)之間，變壓器副邊繞 組的異名端接在第一電容(C》、第二電容(C2)之間。
2.如權利要求1所述的一種倍壓整流推挽正激變換器，其特征在于所述變壓器原邊兩 個繞組匝數相同。
3.如權利要求1所述的一種倍壓整流推挽正激變換器，其特征在于所述副邊整流電路 中第一電容(Cl)、第二電容(C2)為無極性電容。
全文摘要
一種倍壓整流推挽正激直直變換器由兩個開關管，兩個二極管，一個箝位電容，兩個整流電容，一個輸出濾波電容和一個三繞組變壓器組成。該變換器包括原邊電路和副邊電路，所述的原邊電路包括兩條并聯的支路，所述的副邊電路包括三條并聯的支路，變壓器副邊繞組的同名端接在第一二極管(D1)及第二二極管(D2)之間，變壓器副邊繞組的異名端接在第一電容(C1)、第二電容(C2)之間。該變換器取消了輸出濾波電感，實現了副邊二極管軟開關，有效降低變壓器匝比，并很好地箝位了原邊開關管尖峰，有利于變換器高功率密度、高可靠性集成。
文檔編號H02M1/12GK102111075SQ201110052350
公開日2011年6月29日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者嵇保健, 王建華, 趙劍鋒 申請人:東南大學