一種非對稱型雙輸出z源半橋變換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器，包括直流電源、二極管，第一電容、第二電容，第一電感、第二電感，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第一負(fù)載和第二負(fù)載。第一電感、第二電感、第一電容和第二電容組成Z源阻抗，Z源阻抗的存在一方面避免了因開關(guān)管直通而引起的損毀，另一方面當(dāng)開關(guān)管直通時還起到升壓的作用。通過控制三個開關(guān)管的導(dǎo)通占空比，可以分別控制兩路輸出的升壓和降壓，并實(shí)現(xiàn)兩路輸出電壓的正負(fù)脈沖的對稱和不對稱。本實(shí)用新型只用了三個開關(guān)管，且在電源側(cè)不需要并聯(lián)任何電容，能夠?qū)崿F(xiàn)雙路輸出。本實(shí)用新型具有高可靠性、寬輸出電壓范圍和豐富的輸出交流脈沖波形，特別適用于雙輸出的電解電鍍等電化學(xué)電源裝置。
【專利說明】一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力電子變換器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種非對稱型雙輸出Z源半 橋變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)的半橋變換器，逆變橋臂直接與直流電壓源并聯(lián)，當(dāng)逆變橋臂的上、下開關(guān)管 因誤觸發(fā)而直通時，會流過非常大的電流而使開關(guān)管損毀。而且，這類半橋逆變器輸出交流 電壓的幅值只有輸入電壓的一半，屬于降壓型逆變器，輸出電壓的范圍比較窄。為了提高輸 出交流電壓的幅值，傳統(tǒng)的做法是在逆變器前級加入升壓環(huán)節(jié)，或在輸出端接變壓器進(jìn)行 升壓。在逆變器前級加入升壓環(huán)節(jié)的方案中至少需要多用一個開關(guān)管，這增加了功率傳遞 中的開關(guān)損耗，也增加了控制的復(fù)雜性。在逆變器輸出端接變壓器雖然可以提高輸出電壓 的幅值，但是當(dāng)變壓器匝比固定時，輸出交流電壓的幅值是一定值。
[0003] 目前，有相關(guān)專利提出使用Z源半橋變換器來解決上述問題，但是當(dāng)需要兩路輸 出的時候，就需要兩個Z源半橋變換器。而兩個Z源半橋變換器，需要兩個電源，四個儲能 電容，四個開關(guān)管，以及兩個Z源阻抗。除此，相應(yīng)的控制會增加成本和控制難度，降低系統(tǒng) 的穩(wěn)定性。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非對稱型雙輸出Z源 半橋變換器。本實(shí)用新型只需要一個電源，三個開關(guān)管，以及一個Z源阻抗。比傳統(tǒng)的兩個 Z源半橋變換器，少了一個電源，四個儲能電容，一個開關(guān)管和一個Z源阻抗，卻能達(dá)到比傳 統(tǒng)Z源半橋變換器高的輸出增益，且具有高可靠性、寬輸出電壓范圍和豐富的輸出交流脈 沖波形，特別適用于雙輸出的電解電鍍等電化學(xué)電源裝置。
[0005] 本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器，包括直流電源、二極管，第一電容、第二電 容、第一電感、第二電感、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第一負(fù)載和第二負(fù)載。本實(shí) 用新型所述一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器，Z源阻抗的一端口并聯(lián)在直流電源和二 極管串聯(lián)而成的輸入端，Z源阻抗另外一端口并聯(lián)在三個開關(guān)管串聯(lián)而成的橋臂兩端，且第 一負(fù)載連接在第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的連接點(diǎn)和第一電容的一端之間，第二負(fù)載連接在 第二開關(guān)管與第三開關(guān)管的連接點(diǎn)和第二電容一端之間。所述Z源阻抗，是由第一電感、第 二電感、第一電容和第二電容組成。
[0007] 上述的一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器中，所述輸入電源的正極與二極管的 陽極相連接，二極管的陰極、第一電感的一端和第一電容的一端連接于一點(diǎn)，第一電感的另 外一端、第二電容的一端和第一開關(guān)管的漏極連接于一點(diǎn)，第一開關(guān)管的源極、第二開關(guān)管 的漏極和第一負(fù)載的一端連接于一點(diǎn)，第二開關(guān)管的源極、第三開關(guān)管的漏極和第二負(fù)載 的一端連接于一點(diǎn)，第一負(fù)載的另外一端、第二電感的一端和第一電容的另外一端連接于 一點(diǎn)，第二負(fù)載的另外一端、第二電感的另外一端、第二電容的另外一端和電源的負(fù)極連接 于一點(diǎn)。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0009] 本實(shí)用新型只需要一個電源，三個開關(guān)管，以及一個Z源阻抗。比傳統(tǒng)的具有兩路 輸出的兩個Z源半橋變換器，少了一個電源，四個儲能電容，一個開關(guān)管和一個Z源阻抗，卻 能達(dá)到比傳統(tǒng)Z源半橋變換器高的輸出增益，且具有高可靠性、寬輸出電壓范圍和豐富的 輸出交流脈沖波形，特別適用于雙輸出的電解電鍍等電化學(xué)電源裝置。
[0010] 本實(shí)用新型的變換器可以防止開關(guān)管的直通對電路造成的損壞，且開關(guān)管直通時 能得到較高的輸出增益，克服傳統(tǒng)半橋變換器輸出局限于輸入電壓的缺點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實(shí)用新型所述的一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器的實(shí)施例的電路 圖；
[0012] 圖2a、圖2b、圖2c、圖2d、圖2e、圖2f分別是圖1所示電路圖在一個開關(guān)周期內(nèi)的 主要工作模態(tài)圖。
[0013] 圖3為一種雙輸出Z源半橋變換器的對應(yīng)主要波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí) 施方式不限于此。
[0015] 實(shí)施案例
[0016] 如圖1所示，一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器，其特征在于，包括直流電源vd、 二極管D，第一電容(^、第二電容C 2、第一電感、第二電感L2、第一開關(guān)管Si、第二開關(guān)管S2、 第三開關(guān)管S 3、第一負(fù)載&和第二負(fù)載R2。本實(shí)用新型所述一種非對稱型雙輸出Z源半橋 變換器，Z源阻抗的一端口并聯(lián)在直流電源和二極管串聯(lián)而成的輸入端，其另外一端口并聯(lián) 在三個開關(guān)管串聯(lián)而成的橋臂兩端，且第一開關(guān)管Si與第二開關(guān)管S 2的連接點(diǎn)和第一電容 Q的一端連接著第一負(fù)載1^，第二開關(guān)管與第三開關(guān)管S3的連接點(diǎn)和的第二電容(：2-端連 接著第二負(fù)載r 2 ;
[0017] 所述Z源阻抗，是由第一電感Q、第二電感L2、第一電容Q和第二電容c2組成；
[0018] 一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器，其特征在于，所述輸入電源1的正極與二 極管D的陽極相連接，二極管D的陰極、第一電感Li的一端和第一電容Ci的一端連接于一 點(diǎn)，第一電感U的另外一端、第二電容C 2的一端和第一開關(guān)管Si的漏極連接于一點(diǎn)，第一 開關(guān)管Si的源極、第二開關(guān)管S2的漏極和第一負(fù)載Ri的一端連接于一點(diǎn)，第二開關(guān)管S 2的 源極、第三開關(guān)管S3的漏極和第二負(fù)載R2的一端連接于一點(diǎn)，第一負(fù)載&的另外一端、第 二電感L 2的一端和第一電容Q的另外一端連接于一點(diǎn)，第二負(fù)載R2的另外一端、第二電感 l2的另外一端、第二電容c2的另外一端和電源的負(fù)極連接于一點(diǎn)。
[0019] 如圖2a、2b、2c、2d、2e和2f所示，其中圖2a是工作模態(tài)1的電路圖，圖2b是工作 模態(tài)2的電路圖，圖2c是工作模態(tài)3的電路圖，圖2d是工作模態(tài)4的電路圖，圖2e是工作 模態(tài)5的電路圖，圖2f是工作模態(tài)6的電路圖。圖中實(shí)線表示變換器中有電流流過的部分， 虛線表示變換器中沒有電流流過的部分，參考圖3對其對應(yīng)工作模態(tài)分析如下。其中第一 開關(guān)管Si、第二開關(guān)管S2和第三開關(guān)管S3三個開關(guān)管依次滯后DJ時間段后開通，導(dǎo)通時 間為D 2T，T為開關(guān)管開關(guān)周期。以順時鐘方向?yàn)殡妷旱恼齾⒖挤较颉?br>
[0020] 第一電容Q的電壓為Va，第二電容C2的電壓為V a，第一電感Q的電壓為Vu，第 二電感L2的電壓為'2,第一負(fù)載的電壓為 V()1，第二負(fù)載的電壓為V()2。
[0021] 工作模態(tài)1:
[0022] 如圖3時間段[t^tj所示，第一開關(guān)管Si、第二開關(guān)管S2和第三開關(guān)管S 3三個 開關(guān)管都導(dǎo)通，二極管D關(guān)斷，此時的等效電路圖如圖2a所示。此時第一電容Q為第一電 感U充電，第一電感Q電流直線上升，第一負(fù)載&被第二開關(guān)管S2和第三開關(guān)管S3導(dǎo)通 而短路，輸出電壓為0。同時，第二電容C 2分別為第二電感L2與第二負(fù)載R2傳輸能量， 電感L2電流直線上升。第一電感Q電壓為：
【權(quán)利要求】
1. 一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器，其特征在于，包括直流電源（Vd)、二極管（D)、 第一電容(G)、第二電容(G)、第一電感(A)、第二電感(4)，第一開關(guān)管（Si)、第二開關(guān)管 (s 2)、第三開關(guān)管（s3)、第一負(fù)載（?)和第二負(fù)載（r2);第一電感（LJ、第二電感（L 2)、第一 電容（Ci)和第二電容（C2)組成Z源阻抗，Z源阻抗的一端口并聯(lián)在直流電源和二極管串聯(lián) 而成的輸入端，Z源阻抗的另外一端口并聯(lián)在第一開關(guān)管（Si)、第二開關(guān)管（s 2)、第三開關(guān) 管（S3)串聯(lián)而成的橋臂兩端，第一負(fù)載（?)連接在第一開關(guān)管（Si)與第二開關(guān)管（S 2)的連 接點(diǎn)和第一電容（Ci)的一端之間，第二負(fù)載（R2)連接在第二開關(guān)管與第三開關(guān)管（s 3)的連 接點(diǎn)和第二電容（c2) -端之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非對稱型雙輸出Z源半橋變換器，其特征在于，所述直流 電源（vd)的正極與二極管（D)的陽極相連接，二極管（D)的陰極、第一電感（U)的一端和第 一電容（Q)的一端連接于一點(diǎn)，第一電感（LJ的另外一端、第二電容（c 2)的一端和第一開 關(guān)管（Si)的漏極連接于一點(diǎn)，第一開關(guān)管（Si)的源極、第二開關(guān)管（s2)的漏極和第一負(fù)載 (?)的一端連接于一點(diǎn)，第二開關(guān)管（S 2)的源極、第三開關(guān)管（S3)的漏極和第二負(fù)載（R2) 的一端連接于一點(diǎn)，第一負(fù)載（?)的另外一端、第二電感（l 2)的一端和第一電容（Ci)的另 外一端連接于一點(diǎn)，第二負(fù)載（r2)的另外一端、第二電感α 2)的另外一端、第二電容（c2)的 另外一端和電源的負(fù)極連接于一點(diǎn)。
【文檔編號】H02M7/5387GK203872079SQ201420056559
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】張波, 張桂東, 丘東元 申請人:華南理工大學(xué)