本發(fā)明涉及一種變換器，具體涉及一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器，適用于高壓直流大功率場(chǎng)合，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，太陽(yáng)能和風(fēng)能為主流的新能源發(fā)電在近二十年里得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并且新能源的端口電壓和功率呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。如EiriniGkoutioudi，PanagiotisBakas，AntoniosMarinopoulos，“Comparison of PV systems with maximum DC voltage 1000V and 1500V,”in Proc. IEEE PVSC，2013, pp. 2873–2878介紹了光伏電池板最大輸出電壓由1000V升高為1500V的帶來(lái)成本和效率優(yōu)勢(shì)，而且目前市場(chǎng)上已經(jīng)有1500V直流輸出的光伏電池板了。

另外，隨著大規(guī)模新能源發(fā)電站的快速增長(zhǎng)，中高壓直流輸電在長(zhǎng)遠(yuǎn)距離的電能傳輸中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，而且輸電規(guī)模也在逐年擴(kuò)大。相比于傳統(tǒng)的交流輸電系統(tǒng)，中高壓直流輸電有著更低的線(xiàn)路損耗、更低的總成本以及更高的靈活性等顯著優(yōu)勢(shì)。因此，DC/DC變換器作為中高壓直流輸電中的關(guān)鍵裝置，已經(jīng)有了大量的研究。如傳統(tǒng)的零電壓零電流全橋變換器能夠?qū)崿F(xiàn)超前橋臂的零電壓開(kāi)通和之后橋臂的零電流關(guān)斷，但超前橋臂的關(guān)斷電流較大會(huì)增加變換器的開(kāi)關(guān)損耗，且開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力均為輸入電壓。諧振式直流諧振變換器也能實(shí)現(xiàn)各種方式的軟開(kāi)關(guān)，但諧振式直流諧振變換器通常變頻控制，導(dǎo)致在寬輸出電壓范圍內(nèi)，開(kāi)關(guān)頻率產(chǎn)生較大變化，使得開(kāi)關(guān)管的損耗增加的同時(shí)磁性元件的設(shè)計(jì)難度也會(huì)上升，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直嘗試新的方案，但是該問(wèn)題一直沒(méi)有得到妥善解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器，該技術(shù)方案保證所有開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入電壓的一半的同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)通和關(guān)斷，減小拓?fù)涞拈_(kāi)關(guān)損耗，也有利于降低磁性元件的設(shè)計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器，其特征在于，所述零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器包含直流電源Vin、輸入電容、箝位電路、主變壓器、諧振電感、第一開(kāi)關(guān)橋臂、第二開(kāi)關(guān)橋臂、諧振電容、輔變壓器、第三開(kāi)關(guān)橋臂、倍壓整流電路，所述輸入電容正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端；所述第一開(kāi)關(guān)橋臂與第二開(kāi)關(guān)橋臂正向串聯(lián)，并且第一開(kāi)關(guān)橋臂和第二開(kāi)關(guān)橋臂正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端，主變壓器的原邊繞組和諧振電感串聯(lián)，所述箝位電路的正負(fù)兩端分別連于第二開(kāi)關(guān)橋臂和第一開(kāi)關(guān)橋臂上，所述第三開(kāi)關(guān)橋臂的上下兩端分別連于第一開(kāi)關(guān)橋臂和第二開(kāi)關(guān)橋臂上，諧振電容和輔變壓器的原邊繞組串聯(lián)，主變壓器的副邊繞組和輔變壓器的副邊繞組同向串聯(lián)后作為倍壓整流電路的輸入。該技術(shù)方案可以保證所有開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力只為輸入電壓的一半，適用于電壓和功率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)的大規(guī)模新能源發(fā)電場(chǎng)合。在主變換器副邊與原邊匝比顯著大于輔變壓器副邊與原邊匝比的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)輔變壓器和輔開(kāi)關(guān)管分流小部分系統(tǒng)功率，而主變壓器和四個(gè)主開(kāi)關(guān)管傳輸剩余的大部分系統(tǒng)功率。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述輸入電容由第一分壓電容Cin1和第二分壓電容Cin2串聯(lián)組成，其中第一分壓電容Cin1和第二分壓電容Cin2正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述第一開(kāi)關(guān)橋臂由第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管串聯(lián)組成，所述第二開(kāi)關(guān)橋臂由第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管串聯(lián)組成，所述第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管分別并聯(lián)一個(gè)體二極管。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述主變壓器的原邊繞組和諧振電感串聯(lián)，該串聯(lián)支路兩端分別連于第一開(kāi)關(guān)橋臂與第二開(kāi)關(guān)橋臂的串聯(lián)點(diǎn)A和輸入電容的兩個(gè)分壓電容Cin1、Cin2的串聯(lián)點(diǎn)B，且主變壓器的原邊繞組的同名端在靠近上述串聯(lián)點(diǎn)A的那側(cè)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述箝位電路由箝位二極管和箝位二極管正向串聯(lián)組成,其中箝位二極管和箝位二極管串聯(lián)點(diǎn)為串聯(lián)點(diǎn)B，且該箝位電路的正負(fù)兩端分別連于第二開(kāi)關(guān)橋臂的第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)點(diǎn)E和第一開(kāi)關(guān)橋臂的第一開(kāi)關(guān)管、和第二開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)點(diǎn)D。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述第三開(kāi)關(guān)橋臂由第五開(kāi)關(guān)管和第六開(kāi)關(guān)管正向串聯(lián)組成，第五開(kāi)關(guān)管和第六開(kāi)關(guān)管均并聯(lián)一個(gè)體二極管和一個(gè)電容，且第三開(kāi)關(guān)橋臂的上下兩端分別連于上述的串聯(lián)點(diǎn)D和串聯(lián)點(diǎn)E。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述諧振電容和輔變壓器的原邊繞組串聯(lián)，該串聯(lián)支路兩端分別連于串聯(lián)點(diǎn)A和第五開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管的串聯(lián)點(diǎn)C，且輔變壓器的原邊繞組的同名端在靠近上述串聯(lián)點(diǎn)A的那側(cè)，主變壓器的副邊繞組和輔變壓器的副邊繞組同向串聯(lián)后作為倍壓整流電路的輸入，主變壓器的副邊繞組的同名端和輔變壓器的副邊繞組的異名端分別為該輸入的正和負(fù)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述主變壓器的副邊與原邊匝比應(yīng)顯著大于輔變壓器的副邊與原邊匝比。所述主變壓器的副邊與原邊匝比、輔變壓器的副邊與原邊匝比這兩個(gè)匝比之間的比值應(yīng)不小于8，以此保證主變壓器傳輸?shù)墓β蕿榭偣β实?0%以上。

一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器，所述零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器包含直流電源Vin、輸入電容、箝位電路、主變壓器、諧振電感、第一開(kāi)關(guān)橋臂、第二開(kāi)關(guān)橋臂、輔變壓器、第三開(kāi)關(guān)橋臂、倍壓整流電路，所述輸入電容正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端；所述第一開(kāi)關(guān)橋臂與第二開(kāi)關(guān)橋臂正向串聯(lián)，并且第一開(kāi)關(guān)橋臂和第二開(kāi)關(guān)橋臂正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端，主變壓器的原邊繞組和諧振電感串聯(lián)，所述箝位電路的正負(fù)兩端分別連于第二開(kāi)關(guān)橋臂和第一開(kāi)關(guān)橋臂上，所述第三開(kāi)關(guān)橋臂的上下兩端分別連于第一開(kāi)關(guān)橋臂和第二開(kāi)關(guān)橋臂上，主變壓器的副邊繞組和輔變壓器的副邊繞組同向串聯(lián)后作為倍壓整流電路的輸入。

一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器的控制方法，其特征在于：

該技術(shù)方案所述的控制方法采用脈寬調(diào)制方式，其實(shí)現(xiàn)可分兩部分：四個(gè)主開(kāi)關(guān)管的固定占空比運(yùn)行和兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管的脈寬調(diào)制控制，

所述第一至第四開(kāi)關(guān)管為四個(gè)主開(kāi)關(guān)管，其占空比均恒為0.5，其中，所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形完全一樣，所述第三開(kāi)關(guān)管和第四開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形完全一樣，且所述第一開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)與第三開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)互補(bǔ)，

所述第五和第六開(kāi)關(guān)管為兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管，其占空比始終相等但是可調(diào)的，其中，所述第六開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通起點(diǎn)與第一開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通起點(diǎn)相同，所述第五開(kāi)關(guān)管（Q5）的開(kāi)通起點(diǎn)與第三開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通起點(diǎn)相同。所述第五和第六開(kāi)關(guān)管的占空比調(diào)節(jié)過(guò)程為：首先采樣本發(fā)明的輸出電壓，然后與參考電壓做差，該差值依次通過(guò)一個(gè)PI調(diào)節(jié)器和一個(gè)限幅器即可得到所述兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管的占空比。該占空比會(huì)隨著負(fù)載和參考電壓的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的控制。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)，1）該技術(shù)方案可以保證所有開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力只為輸入電壓的一半，適用于電壓和功率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)的大規(guī)模新能源發(fā)電場(chǎng)合；2）該技術(shù)方案中，四個(gè)主開(kāi)關(guān)管是固定占空比運(yùn)行無(wú)需控制，只需通過(guò)采樣輸出電壓進(jìn)行PI調(diào)節(jié)獲取兩個(gè)副開(kāi)關(guān)管的占空比即可使本發(fā)明達(dá)穩(wěn)態(tài)，控制方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也有利于降低傳統(tǒng)變頻諧振變換器中磁性元件的設(shè)計(jì)難度；3）通過(guò)設(shè)計(jì)主變換器副邊與原邊匝比顯著大于輔變壓器副邊與原邊匝比，可實(shí)現(xiàn)輔變壓器和輔開(kāi)關(guān)管分流小部分系統(tǒng)功率，而主變壓器和四個(gè)主開(kāi)關(guān)管傳輸大部分的系統(tǒng)功率，且該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了四個(gè)主開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)通和關(guān)斷，因此可以有效降低變換器的開(kāi)關(guān)損耗、提高系統(tǒng)效率；4）該技術(shù)方案成本較低，便于進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的典型驅(qū)動(dòng)和電流波形；

圖3是主電路工作于模態(tài)一的電流通路圖；

圖4是主電路工作于模態(tài)二的電流通路圖；

圖5是主電路工作于模態(tài)三的電流通路圖；

圖6是主電路工作于模態(tài)四的電流通路圖；

圖7是主電路工作于模態(tài)五的電流通路圖；

圖8是主電路工作于模態(tài)六的電流通路圖；

圖9是本發(fā)明的拓?fù)涞淖冃闻c延伸。

圖中：1、輸入電容，2、箝位電路，3、主變壓器，4、諧振電感，5、第一開(kāi)關(guān)橋臂，6、第二開(kāi)關(guān)橋臂，7、諧振電容，8、輔變壓器，9、第三開(kāi)關(guān)橋臂，10、倍壓整流電路。

具體實(shí)施方式：

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1：參見(jiàn)圖1，一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器，所述零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器包含直流電源Vin、輸入電容1、箝位電路2、主變壓器3、諧振電感4、第一開(kāi)關(guān)橋臂5、第二開(kāi)關(guān)橋臂6、諧振電容7、輔變壓器8、第三開(kāi)關(guān)橋臂9、倍壓整流電路10，所述輸入電容1正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端；所述第一開(kāi)關(guān)橋臂5與第二開(kāi)關(guān)橋臂6正向串聯(lián)，并且第一開(kāi)關(guān)橋臂5和第二開(kāi)關(guān)橋臂6正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端，主變壓器3的原邊繞組和諧振電感4串聯(lián)，所述箝位電路2的正負(fù)兩端分別連于第二開(kāi)關(guān)橋臂6和第一開(kāi)關(guān)橋臂5上，所述第三開(kāi)關(guān)橋臂9的上下兩端分別連于第一開(kāi)關(guān)橋臂5和第二開(kāi)關(guān)橋臂6上，諧振電容7和輔變壓器8的原邊繞組串聯(lián)，主變壓器3的副邊繞組和輔變壓器8的副邊繞組同向串聯(lián)后作為倍壓整流電路10的輸入。所述輸入電容1由第一分壓電容Cin1和第二分壓電容Cin2串聯(lián)組成，其中第一分壓電容Cin1和第二分壓電容Cin2正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端。所述第一開(kāi)關(guān)橋臂5由第一開(kāi)關(guān)管Q1和第二開(kāi)關(guān)管Q2串聯(lián)組成，所述第二開(kāi)關(guān)橋臂6由第三開(kāi)關(guān)管Q3和第四開(kāi)關(guān)管Q4串聯(lián)組成，所述第一開(kāi)關(guān)管Q1、第二開(kāi)關(guān)管Q2、第三開(kāi)關(guān)管Q3、第四開(kāi)關(guān)管Q4分別并聯(lián)一個(gè)體二極管。所述主變壓器3的原邊繞組和諧振電感4串聯(lián)，該串聯(lián)支路兩端分別連于第一開(kāi)關(guān)橋臂5與第二開(kāi)關(guān)橋臂6的串聯(lián)點(diǎn)A和輸入電容1的兩個(gè)分壓電容Cin1、Cin2的串聯(lián)點(diǎn)B，且主變壓器3的原邊繞組的同名端在靠近上述串聯(lián)點(diǎn)A的那側(cè)。所述箝位電路2由箝位二極管Dc1和箝位二極管Dc2正向串聯(lián)組成,其中箝位二極管Dc1和箝位二極管Dc2串聯(lián)點(diǎn)為串聯(lián)點(diǎn)B，且該箝位電路2的正負(fù)兩端分別連于第二開(kāi)關(guān)橋臂6的第三開(kāi)關(guān)管Q3和第四開(kāi)關(guān)管Q4的串聯(lián)點(diǎn)E和第一開(kāi)關(guān)橋臂5的第一開(kāi)關(guān)管Q1、和第二開(kāi)關(guān)管Q2的串聯(lián)點(diǎn)D。所述第三開(kāi)關(guān)橋臂9由第五開(kāi)關(guān)管Q5和第六開(kāi)關(guān)管Q6正向串聯(lián)組成，第五開(kāi)關(guān)管Q5和第六開(kāi)關(guān)管Q6均并聯(lián)一個(gè)體二極管和一個(gè)電容，且第三開(kāi)關(guān)橋臂9的上下兩端分別連于上述的串聯(lián)點(diǎn)D和串聯(lián)點(diǎn)E。所述諧振電容7和輔變壓器8的原邊繞組串聯(lián)，該串聯(lián)支路兩端分別連于串聯(lián)點(diǎn)A和第五開(kāi)關(guān)管Q5、第六開(kāi)關(guān)管Q6的串聯(lián)點(diǎn)C，且輔變壓器8的原邊繞組的同名端在靠近上述串聯(lián)點(diǎn)A的那側(cè)，主變壓器3的副邊繞組和輔變壓器8的副邊繞組同向串聯(lián)后作為倍壓整流電路10的輸入，主變壓器3的副邊繞組的同名端和輔變壓器8的副邊繞組的異名端分別為該輸入的正和負(fù)，所述主變壓器3的副邊與原邊匝比、輔變壓器8的副邊與原邊匝比這兩個(gè)匝比之間的比值應(yīng)不小于8，以此保證主變壓器傳輸?shù)墓β蕿榭偣β实?0%以上。該技術(shù)方案可以保證所有開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力只為輸入電壓的一半，適用于電壓和功率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)的大規(guī)模新能源發(fā)電場(chǎng)合。通過(guò)設(shè)計(jì)主變換器副邊與原邊匝比顯著大于輔變壓器副邊與原邊匝比，可實(shí)現(xiàn)輔變壓器和輔開(kāi)關(guān)管分流小部分系統(tǒng)功率，而主變壓器和四個(gè)主開(kāi)關(guān)管傳輸大部分的系統(tǒng)功率，且該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了四個(gè)主開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)通和關(guān)斷，因此可以有效降低變換器的開(kāi)關(guān)損耗、提高系統(tǒng)效率。

實(shí)施例2：參見(jiàn)圖9，一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器，所述零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器包含直流電源Vin、輸入電容1、箝位電路2、主變壓器3、諧振電感4、第一開(kāi)關(guān)橋臂5、第二開(kāi)關(guān)橋臂6、輔變壓器8、第三開(kāi)關(guān)橋臂9、倍壓整流電路10，所述輸入電容1正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端；所述第一開(kāi)關(guān)橋臂5與第二開(kāi)關(guān)橋臂6正向串聯(lián)，并且第一開(kāi)關(guān)橋臂5和第二開(kāi)關(guān)橋臂6正向并聯(lián)在直流電源Vin正負(fù)輸出端，主變壓器3的原邊繞組和諧振電感4串聯(lián)，所述箝位電路2的正負(fù)兩端分別連于第二開(kāi)關(guān)橋臂6和第一開(kāi)關(guān)橋臂5上，所述第三開(kāi)關(guān)橋臂9的上下兩端分別連于第一開(kāi)關(guān)橋臂5和第二開(kāi)關(guān)橋臂6上，主變壓器3的副邊繞組和輔變壓器8的副邊繞組同向串聯(lián)后作為倍壓整流電路10的輸入。該技術(shù)方案采用兩個(gè)輸入電容同時(shí)作為諧振電容使用，替代了圖1中與輔變壓器原邊繞組串聯(lián)的諧振電容，但工作原理與實(shí)施例1相同。

一種零電流復(fù)合式諧振三電平直流變換器的控制方法，

所述控制方法采用脈寬調(diào)制方式，其實(shí)現(xiàn)可分兩部分：四個(gè)主開(kāi)關(guān)管的固定占空比運(yùn)行和兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管的脈寬調(diào)制控制，

所述第一至第四開(kāi)關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4為四個(gè)主開(kāi)關(guān)管，其占空比均恒為0.5，其中，所述第一開(kāi)關(guān)管Q1和第二開(kāi)關(guān)管Q2驅(qū)動(dòng)波形完全一樣，所述第三開(kāi)關(guān)管Q3和第四開(kāi)關(guān)管Q4驅(qū)動(dòng)波形完全一樣，且所述第一開(kāi)關(guān)管Q1的驅(qū)動(dòng)與第三開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)互補(bǔ)。

所述第五和第六開(kāi)關(guān)管Q5、Q6為兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管，其占空比始終相等但是可調(diào)的，其中，所述第六開(kāi)關(guān)管Q6的開(kāi)通起點(diǎn)與第一開(kāi)關(guān)管Q1的開(kāi)通起點(diǎn)相同，所述第五開(kāi)關(guān)管Q5的開(kāi)通起點(diǎn)與第三開(kāi)關(guān)管Q3的開(kāi)通起點(diǎn)相同。所述第五和第六開(kāi)關(guān)管Q5、Q6的占空比調(diào)節(jié)過(guò)程為：首先采樣本發(fā)明的輸出電壓，然后與參考電壓做差，該差值依次通過(guò)一個(gè)PI調(diào)節(jié)器和一個(gè)限幅器即可得到所述兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管Q5、Q6的占空比。該占空比會(huì)隨著負(fù)載和參考電壓的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的控制。

工作原理：下面以圖1為主電路結(jié)構(gòu),結(jié)合圖2～8敘述本發(fā)明的具體工作原理。本發(fā)明在不同負(fù)載時(shí)的工作原理相同。本發(fā)明的控制策略實(shí)施的具體方法如下：

主開(kāi)關(guān)管Q1和主開(kāi)關(guān)管Q2驅(qū)動(dòng)波形完全一樣，主開(kāi)關(guān)管Q3和主開(kāi)關(guān)管Q4波形完全一樣，四個(gè)主開(kāi)關(guān)管Ql～Q4的驅(qū)動(dòng)占空比恒為0.5，主開(kāi)關(guān)管Q1的驅(qū)動(dòng)與主開(kāi)關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)互補(bǔ)；輔開(kāi)關(guān)管Q6的開(kāi)通起點(diǎn)與主開(kāi)關(guān)管Q1的開(kāi)通起點(diǎn)相同，輔開(kāi)關(guān)管Q5的開(kāi)通起點(diǎn)與主開(kāi)關(guān)管Q3的開(kāi)通起點(diǎn)相同；兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管Q5、Q6驅(qū)動(dòng)的占空比相等，通過(guò)輸出電壓閉環(huán)控制來(lái)調(diào)節(jié)其占空比使本發(fā)明的電路達(dá)穩(wěn)態(tài)。

圖2是本發(fā)明的典型驅(qū)動(dòng)和電流波形，一個(gè)周期包括六個(gè)開(kāi)關(guān)模態(tài)，分別對(duì)應(yīng)圖3～8。t0≤t＜t6為一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)周期：t0≤t＜t3為前半周期，t3≤t＜t6后半周期。所述六個(gè)工作模態(tài)如下：

如圖3所示，模態(tài)一：t0≤t＜t1；

t0時(shí)刻是一個(gè)新開(kāi)關(guān)周期的起點(diǎn)，在所述t0時(shí)刻，主開(kāi)關(guān)管Q3和Q4關(guān)斷，主開(kāi)關(guān)管Q1、Q2和輔開(kāi)關(guān)管Q6開(kāi)通。由于在t0時(shí)刻之前所有開(kāi)關(guān)管和二極管中的電流都已降為零，所以Q3和Q4實(shí)現(xiàn)了零電流關(guān)斷，Q1、Q2和Q6則為零電流開(kāi)通。t0≤t＜t1時(shí)間區(qū)間內(nèi)，諧振電感Lr與諧振電容Cr發(fā)生諧振，主變壓器原邊電流ip1、輔變壓器原邊電流ip2和副邊整流二極管DR1的電流iDR1均按諧振規(guī)律變化，整流二極管DR2的電流iDR2仍為零。輸入側(cè)電流分為兩路：第一路從Cin1的正極出發(fā)，流經(jīng)Q1、Q2、Lr和Tr1的原邊，回到Cin1的負(fù)極；第二路從Cin1的正極出發(fā)，流經(jīng)Q1、Q2、Cr、Tr2的原邊、Q6和Dc2，回到Cin1的負(fù)極。因此，在本模態(tài)里，A、B兩點(diǎn)間的電壓vAB和A、C兩點(diǎn)間的電壓vAC均為Cin1的端電壓0.5Vin。輸出側(cè)電流流經(jīng)DR1、Tr1和Tr2的副邊，方向?yàn)閺腡r1副邊同名端流出。

如圖4所示，模態(tài)二：t1≤t＜t2；

t1時(shí)刻Q6關(guān)斷，其余五個(gè)開(kāi)關(guān)管狀態(tài)保持不變。由于Q5和Q6各自并聯(lián)的電容的存在，ip2在t1時(shí)刻給C5放電給C6充電，所以Q6是零電壓關(guān)斷。t1≤t＜t2時(shí)間區(qū)間內(nèi)，ip1、ip2、iDR1均諧振下降，iDR2保持為零。輸入側(cè)第一路電流方向和電流通路與模態(tài)一中相同；第二路電流方向與模態(tài)一中相同，但由于Q6的關(guān)斷，只在由Q2、Cr、Tr2的原邊和Q5的反并聯(lián)二極管組成的環(huán)路內(nèi)流動(dòng)。因此，在本模態(tài)里，vAB為0.5Vin，而vAC為零。輸出側(cè)電流諧振下降，電流方向和電流通路與模態(tài)一中相同。

如圖5所示，模態(tài)三：t2≤t＜t3；

t2時(shí)刻，所有六個(gè)開(kāi)關(guān)管狀態(tài)保持不變，ip1、ip2、iDR1均下降至零，iDR2也仍為零；t2≤t＜t3時(shí)間區(qū)間內(nèi)，兩個(gè)變壓器和輸入側(cè)的六個(gè)開(kāi)關(guān)管均無(wú)電流通過(guò)，輸出側(cè)也只由電容Co1和Co2向負(fù)載供電。在本模態(tài)里，vAB為0.5Vin，而vAC為零。

如圖6所示，模態(tài)四：t3≤t＜t4；

t3時(shí)刻是前半個(gè)開(kāi)關(guān)周期的結(jié)束點(diǎn)，也是后半個(gè)開(kāi)關(guān)周期的起點(diǎn)。在t3時(shí)刻，Q1和Q2關(guān)斷，Q3、Q4和Q5開(kāi)通，Q6處于關(guān)斷狀態(tài)保持不變。因?yàn)樵趖3時(shí)刻之前，電流ip1、ip2、iDR1、iDR2均已為零，所以Q1和Q2實(shí)現(xiàn)了零電流關(guān)斷，Q3和Q4為零電流開(kāi)通。又由于早在模態(tài)二中，電流就從Q5的反并聯(lián)二極管中流過(guò)，即Q5電壓已經(jīng)是零，所以Q5是零電壓零電流開(kāi)通。t3≤t＜t4時(shí)間區(qū)間內(nèi)，ip1、ip2反向諧振變化，iDR2正向諧振變化，iDR1仍為零。輸入側(cè)電流也分為兩路：第一路從Cin2的正極出發(fā)，流經(jīng)Tr1的原邊、Lr、Q3和Q4，回到Cin2的負(fù)極；第二路從Cin2的正極出發(fā)，流經(jīng)Dc1、Q5、Tr2的原邊、Cr、Q3和Q4，回到Cin2的負(fù)極。因此，在本模態(tài)里，vAB和vAC均為-0.5Vin。輸出側(cè)電流諧振變化，流經(jīng)DR2、Tr1和Tr2的副邊，為T(mén)r1副邊同名端流入的方向。

如圖7所示，模態(tài)五：t4≤t＜t5；

t4時(shí)刻Q5關(guān)斷，其余五個(gè)開(kāi)關(guān)管狀態(tài)保持不變。由于Q5和Q6各自并聯(lián)的電容的存在，ip2在t1時(shí)刻給C5充電給C6放電，所以Q5是零電壓關(guān)斷。t4≤t＜t5時(shí)間區(qū)間內(nèi)，ip1、ip2、iDR2均諧振下降(絕對(duì)值)，iDR1保持為零。輸入側(cè)第一路電流方向和電流通路與模態(tài)四中相同；第二路電流方向與模態(tài)四中相同，但由于Q5的關(guān)斷，只在由Tr2的原邊、Cr、Q3和Q6的反并聯(lián)二極管組成的環(huán)路內(nèi)流動(dòng)。因此，在本模態(tài)里，vAB為-0.5Vin，而vAC為零。輸出側(cè)電流諧振下降，電流方向和電流通路與模態(tài)四中相同。

如圖8所示，模態(tài)六：t5≤t＜t6；

t5時(shí)刻，六個(gè)開(kāi)關(guān)管狀態(tài)保持不變，ip1、ip2、iDR2均下降至零，iDR1也仍為零。t5≤t＜t6時(shí)間區(qū)間內(nèi)，兩個(gè)變壓器和輸入側(cè)的六個(gè)開(kāi)關(guān)管均無(wú)電流通過(guò)，輸出側(cè)也只由電容Co1和Co2向負(fù)載供電，與模態(tài)三相同。在本模態(tài)里，vAB為-0.5Vin，而vAC為零。

相對(duì)于傳統(tǒng)的諧振變換器，本發(fā)明采用的脈寬調(diào)制控制策略簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，六個(gè)開(kāi)關(guān)管中的四個(gè)主開(kāi)關(guān)管是固定占空比運(yùn)行無(wú)需控制，另外兩個(gè)輔開(kāi)關(guān)管采用脈寬調(diào)制，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，也有利于降低傳統(tǒng)變頻諧振變換器中磁性元件的設(shè)計(jì)難度。通過(guò)設(shè)計(jì)主變換器副邊與原邊匝比顯著大于輔變壓器副邊與原邊匝比，可實(shí)現(xiàn)輔變壓器和輔開(kāi)關(guān)管分流小部分系統(tǒng)功率，而主變壓器和四個(gè)主開(kāi)關(guān)管傳輸大部分的系統(tǒng)功率。同時(shí)，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)四個(gè)主管的零電流開(kāi)通和關(guān)斷，兩個(gè)輔管的零電壓零電流開(kāi)通和零電壓關(guān)斷，具有開(kāi)關(guān)損耗小、效率高、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，如圖9是本發(fā)明的另外一種表現(xiàn)形式，其原理是采用兩個(gè)輸入電容同時(shí)作為諧振電容使用，替代了圖1中與輔變壓器原邊繞組串聯(lián)的諧振電容，但工作原理基本不變。因此，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。