一種帶軟開關(guān)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為了克服在輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的移相全橋變換器中滯后橋臂在輕載時(shí)不易實(shí)現(xiàn)零電壓開通(zvs)的問(wèn)題，提出了一種應(yīng)用在高壓場(chǎng)合下，具有軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)交流變換器?？蛇M(jìn)一步降低開關(guān)損耗，提高變換效率。零壓開通;能自動(dòng)適應(yīng)不同的輸入電壓、輸出電壓和負(fù)載。根據(jù)本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)移相全橋變換器的全范圍軟開關(guān)，提高整個(gè)變換器的效率;適用于高壓輸入到低壓輸出的變換場(chǎng)合，且滿足寬輸入電壓范圍、寬輸出電壓范圍、寬負(fù)載變化。
【專利說(shuō)明】
一種帶軟開關(guān)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，尤其涉及一種帶軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器。
[0002]隨著社會(huì)需求的發(fā)展，不同功率等級(jí)的高壓輸入開關(guān)型電力電子變換器已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)
的各個(gè)行業(yè)。由于功率器件的限制，高壓輸入電源不能與傳統(tǒng)拓?fù)湟粯舆M(jìn)行設(shè)計(jì)，需要采用新型的拓?fù)渑浜闲滦偷目刂品椒▽?shí)現(xiàn)高輸入電壓的變化。通過(guò)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)把AC-DC變換器模塊組合起來(lái)可適用于高電壓輸入低電壓大電流輸出型的場(chǎng)合，輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器已有相關(guān)的研究，但大多局限于對(duì)控制方法的研究，很少對(duì)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)變換器的軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服在輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的移相全橋變換器中滯后橋臂在輕載時(shí)不易實(shí)現(xiàn)零電壓
開通(zvs)的問(wèn)題，提出了一種應(yīng)用在高壓場(chǎng)合下，具有軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器。
[0004]所述具有軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器的主電路如圖1所示，由兩個(gè)相同的隔離式移相全橋變換器模塊通過(guò)輸入端串聯(lián)、輸出端并聯(lián)的形式構(gòu)成，全橋變換器模塊高頻變壓器原邊為由兩個(gè)MOS管反向串聯(lián)的可控雙向管組成的全橋電路，Qla,Qlb、Q2a、Q2b、Q3a、Q3b、Q4a、Q4b、Q5a、Q5b、Q6a、Q6b、Q7a、Q7b、Q8a、Q8b 等為 MOS 管，其中Qla-Q4b為第一移相全橋變換模塊，Q5a- Q8b為第二移相全橋變換模塊，其中Qla、Qlb,Q3a、Q3b、Q5a、Q5b、Q7a、Q7b 構(gòu)成超前橋臂，Q2a、Q2b、Q4a、Q4b、Q6a、Q6b、Q8a、Q8b 構(gòu)成滯后橋臂。
[0005]兩個(gè)相同的LC網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)電感和一個(gè)電容串聯(lián)而成，分別為Cr 1、Lr I和Cr 2、Lr 2，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通。兩個(gè)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(gè)高頻變壓器Tl、T2參數(shù)相同，變壓器副邊是兩組輸出整流二極管D1-D4、D5-D6構(gòu)成的橋式整流電路，和兩組輸出濾波電感Lfl、Lf2，參數(shù)也完全相同。
[0006]由于該交流變換器接有LC諧振軟開關(guān)，可進(jìn)一步降低開關(guān)損耗，提高變換效率。零壓開通；能自動(dòng)適應(yīng)不同的輸入電壓、輸出電壓和負(fù)載。根據(jù)本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)移相全橋變換器的全范圍軟開關(guān)，提高整個(gè)變換器的效率；適用于高壓輸入到低壓輸出的變換場(chǎng)合，且滿足寬輸入電壓范圍、寬輸出電壓范圍、寬負(fù)載變化。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是帶軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]圖1為帶軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器，本發(fā)明所涉及的交流變換器采用極性判別的移相控制策略，該交流變換器的輸入為交流電壓Uin，首先判定Uin的極性，若輸入電壓大于零，下標(biāo)為b的所有MOS管導(dǎo)通，原邊相當(dāng)于輸入為正電壓的全橋電路，采用移相控制，在一定負(fù)載情況下，通過(guò)設(shè)計(jì)變壓器的漏感參數(shù)以及并聯(lián)MOS管漏源極兩端電容參數(shù)，能實(shí)現(xiàn)各個(gè)開關(guān)管的軟開通。當(dāng)輸入電壓為負(fù)時(shí)，變壓器原邊下標(biāo)為a的所有MOS管導(dǎo)通，下標(biāo)為b的MOS管采用高頻控制，仍然是一個(gè)移相全橋電路?？紤]輸入電壓大于零的情況，具體過(guò)程如下:
開關(guān)管Qlb、Q2b、Q3b、Q4b、Q5b、Q6b、Q7b、Q8b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)滿足如下關(guān)系，超前橋臂Qlb、Q7b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，Q3b、Q5b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，分別為占空比為0.5的PffM互補(bǔ)信號(hào)，兩組信號(hào)之間存在死區(qū)。而滯后橋臂Q2b、Q8b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，Q4b、Q6b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，也是占空比為0.5的PffM互補(bǔ)信號(hào)，兩組信號(hào)之間存在死區(qū)。
[0009]當(dāng)滯后橋臂Q2b、Q8b驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制兩管同時(shí)關(guān)斷時(shí)，ipl和irl同時(shí)與C4、C8諧振，ip2和ir2同時(shí)與C12、C16發(fā)生諧振。隨后，C2、C16充電電壓上升到Vin/2，C8、C12被放電至0，此時(shí)之后橋臂Q4b、Q6b的二極管導(dǎo)通，Q4b、Q6b實(shí)現(xiàn)零電壓開通。
[0010]當(dāng)超前橋臂Qlb、Q7b驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制兩管同時(shí)關(guān)斷時(shí)，ipl和ir2同時(shí)與C3、C7諧振，ip2和irl同時(shí)與C11、C15發(fā)生諧振。隨后，C3、C15充電電壓上升到Vin/2，C7、C11被放電至0，此時(shí)之后橋臂Q3b、Q5b的二極管導(dǎo)通，Q3b、Q5b實(shí)現(xiàn)零電壓開通。另外半個(gè)周期開關(guān)管與前半個(gè)周期相似。
[0011]第一移相全橋變換模塊超前橋臂上管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿到滯后橋臂下管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿之間為移相角，調(diào)節(jié)移相角的大小決定了兩個(gè)串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)兩端電壓的作用時(shí)間以及兩個(gè)LC網(wǎng)絡(luò)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(lián)LC網(wǎng)絡(luò)中電流幅值增大；反之，移相角減小，輸出電壓增大，串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)中的電流幅值減小。
[0012]當(dāng)輸出為恒定電壓時(shí)，輸入電壓升高導(dǎo)致移相角增大，從而串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)中的電流幅值增大，更易實(shí)現(xiàn)各開關(guān)管的零電壓開通。當(dāng)輸出電壓恒定且負(fù)載減小時(shí)，移相角增大，此時(shí)LC網(wǎng)絡(luò)中的電流幅值增大，實(shí)現(xiàn)各開關(guān)管的零電壓開通。在輸出電壓變化且輸出電阻恒定時(shí)，輸出電壓增大，移相角減小，串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)電流減小，但是此時(shí)變壓器漏感電流仍然能實(shí)現(xiàn)開關(guān)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(lián)LC網(wǎng)絡(luò)的電流幅值增大，此時(shí)軟開關(guān)由LC網(wǎng)絡(luò)的電流實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)模塊化交流變換器，其特征在于該變換器結(jié)構(gòu)由2個(gè)隔離型高頻交流變換器子模塊構(gòu)成，輸入側(cè)為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，輸出側(cè)為并聯(lián)結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利I所述子模塊選用高頻隔離型單極變換拓?fù)洌涮卣鳛楦哳l變壓器原邊為由兩個(gè)MOS管反向串聯(lián)的可控雙向管組成的全橋電路，副邊為二極管整流，整流后經(jīng)過(guò)濾波電容以及濾波電容，最終得到直流輸出電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的子模塊全橋電路，其特征在于，在第一全橋電路變壓器原邊的超前臂的中點(diǎn)和第二全橋電路變壓器原邊滯后臂的中點(diǎn)之間接入一個(gè)串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，Crl和Lrl的位置可互換；在第二全橋電路超前臂中點(diǎn)和第一全橋電路滯后臂中點(diǎn)接入另一串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，Lr2和Cr2的位置可以互換。
【文檔編號(hào)】H02M5/293GK105871228SQ201510034646
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】靖文, 王宜君, 王影星, 周彬
【申請(qǐng)人】鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院