一種帶軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電力電子技術領域在電力系統中的應用,尤其涉及一種帶軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器。
【背景技術】
[0002]隨著電動汽車的發展,不同功率等級的大電流輸入開關型電力電子變換器已經滲透到國民經濟的各個行業。由于功率器件的限制,大電流輸入電源不能與傳統拓撲一樣進行設計,需要采用新型的拓撲配合新型的控制方法實現大輸入電流的變化。通過輸入并聯輸出并聯把DC-DC變換器模塊組合起來可適用于大電流輸入大電流輸出型的場合,輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器已有相關的研究,但大多局限于對控制方法的研究,很少對輸入并聯輸出并聯變換器的軟開關技術進行研究。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型為了克服在輸入并聯輸出并聯的移相全橋變換器中滯后橋臂在輕載時不易實現零電壓開通(ZVS)的問題,提出了一種應用在大壓場合下,具有軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器。其技術方案如圖1所示:
[0004]—種帶軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器,其特征在于該變換器結構由2個隔離型高頻直流變換器子模塊通過輸入側并聯、輸出側并聯構成,所述隔離型高頻直流變換器子模塊選用高頻隔離型單極變換拓撲,其結構包括由4個MOS管構成的移相全橋變換器、高頻變壓器、橋式整流濾波電路以及LC串聯軟開關電路,高頻變壓器原邊為由四個可控MOS管組成的移相全橋變換器,QU Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8等為MOS管,其中Q1-Q4為第一移相全橋變換器,Q5-Q8為第二移相全橋變換器,其中Q1、Q3、Q5、Q7構成超前橋臂,Q2、Q4、Q6、Q8構成滯后橋臂。高頻變壓器副邊為四個二極管組成的橋式整流電路,整流電路經電感和電容濾波,最終得到直流輸出電壓,在第一隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊的超前臂的中點和第二隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊滯后臂的中點之間接入一個串聯LC網絡,串聯LC網絡由電感Lr I和電容Cr I串聯而成,位置可互換;在第二隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊超前臂中點和第一隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊滯后臂中點接入另一串聯LC網絡,串聯LC網絡由電感Lr2和電容Cr2串聯而成,位置可以互換,兩個相同的LC網絡由一個電感和一個電容串聯而成,分別為CrULrl和Cr2、Lr2,可以實現各個開關管的零電壓導通。兩個相同的輸入電容Cdl、Cd2起到輸入分壓的作用,各承受輸入電壓的1/2。兩個高頻變壓器Tl、T2參數相同,變壓器副邊是兩組輸出整流二極管D1-D4、D5-D6構成的橋式整流電路,和兩組輸出濾波電感Lfl、Lf2,參數也完全相同。由于該直流變換器接有LC諧振軟開關,可進一步降低開關損耗,提大變換效率。零壓開通;能自動適應不同的輸入電流、輸出電流和負載。根據本實用新型能實現移相全橋變換器的全范圍軟開關,提大整個變換器的效率;適用于大電流輸入到大電流輸出的變換場合,且滿足寬輸入電流范圍、寬輸出電流范圍、寬負載變化。
【附圖說明】
[0005]圖1是帶軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器結構圖。
【具體實施方式】
[0006]圖1為帶軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器本發明所涉及的直流變換器采用極性判別的移相控制策略,該直流變換器的輸入為直流電壓Uin,原邊為輸入為正電壓的全橋電路,采用移相控制,在一定負載情況下,通過設計變壓器的漏感參數以及MOS管漏源極兩端電容參數,能實現各個開關管的軟開通。具體過程如下:
[0007]開關管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的驅動信號滿足如下關系,超前橋臂Ql、Q7的驅動信號相同,Q3、Q5的驅動信號相同,分別為占空比為0.5的PffM互補信號,兩組信號之間存在死區。而滯后橋臂Q2、Q8的驅動信號相同,Q4、Q6的驅動信號相同,也是占空比為0.5的PffM互補信號,兩組信號之間存在死區。
[0008]當滯后橋臂Q2、Q8驅動信號控制兩管同時關斷時,ipl和irl同時與C2、C4諧振,ip2和ir2同時與C6、C8發生諧振。隨后,C2、C8充電電壓上升到Vin/2,C4、C6被放電至0,此時之后橋臂Q4、Q6的二極管導通,Q4、Q6實現零電壓開通。
[0009]當超前橋臂Q1、Q7驅動信號控制兩管同時關斷時,ipl和ir2同時與C1、C3諧振,ip2和irl同時C5與C7發生諧振。隨后,Cl、C7充電電壓上升到Vin/2,C3、C5被放電至0,此時之后橋臂Q3、Q5的二極管導通,Q3、Q5實現零電壓開通。另外半個周期開關管與前半個周期相似。
[0010]第一移相全橋變換器超前橋臂上管驅動信號的上升沿到滯后橋臂下管驅動信號的上升沿之間為移相角,調節移相角的大小決定了兩個串聯LC網絡兩端電壓的作用時間以及兩個LC網絡中電流幅值大小,從而控制移相變換器的輸出電壓。移相角增大,輸出電壓減小,并且串聯LC網絡中電流幅值增大;反之,移相角減小,輸出電壓增大,串聯LC網絡中的電流幅值減小。
[0011]當輸出為恒定電壓時,輸入電壓升大導致移相角增大,從而串聯LC網絡中的電流幅值增大,更易實現各開關管的零電壓開通。當輸出電壓恒定且負載減小時,移相角增大,此時LC網絡中的電流幅值增大,實現各開關管的零電壓開通。在輸出電壓變化且輸出電阻恒定時,輸出電壓增大,移相角減小,串聯LC網絡電流減小,但是此時變壓器漏感電流仍然能實現開關管的零電壓開通。隨著輸出電壓減小,輸出功率也減小,移相角增大,串聯LC網絡的電流幅值增大,此時軟開關由LC網絡的電流實現。
【主權項】
1.一種帶軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器,其特征在于該變換器結構由2個隔離型高頻直流變換器子模塊通過輸入側并聯、輸出側并聯構成,所述隔離型高頻直流變換器子模塊選用高頻隔離型單極變換拓撲,其結構包括由4個MOS管構成的移相全橋變換器、高頻變壓器、橋式整流濾波電路以及LC串聯軟開關電路,高頻變壓器原邊為由四個可控MOS管組成的移相全橋變換器,高頻變壓器副邊為四個二極管組成的橋式整流電路,整流電路經電感和電容濾波,最終得到直流輸出電壓,在第一隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊的超前臂的中點和第二隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊滯后臂的中點之間接入一個串聯LC網絡,串聯LC網絡由電感Lrl和電容Crl串聯而成,位置可互換;在第二隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊超前臂中點和第一隔離型高頻直流變換器子模塊中高頻變壓器原邊滯后臂中點接入另一串聯LC網絡,串聯LC網絡由電感Lr2和電容Cr2串聯而成,位置可以互換。
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶軟開關的輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器,屬于隔離型直流變換器技術領域。該實用新型結構上由2個隔離型高頻直流變換器子模塊構成,輸入側為并聯結構,輸出側為并聯結構。通過在第一隔離型高頻直流變換器子模塊移相全橋變換器的超前臂的中點和第二隔離型高頻直流變換器子模塊移相全橋變換器滯后臂的中點之間接入一個串聯LC網絡,在第二隔離型高頻直流變換器子模塊移相全橋變換器超前臂中點和第一隔離型高頻直流變換器子模塊移相全橋變換器滯后臂中點接入另一串聯LC網絡實現輸入并聯輸出并聯模塊化直流變換器中滯后橋臂在輕載時的零電壓開通ZVS,進一步降低開關損耗,提高變換效率。
【IPC分類】H02M3/335
【公開號】CN204810151
【申請號】CN201520153040
【發明人】靖文, 焦玉華
【申請人】江蘇綠城信息技術有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年3月18日