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不易實現(xiàn)零電壓開通(zvs)的問題，提出了一種應(yīng)用在高壓場合下，具有軟開關(guān)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)交流變換器?？蛇M一步降低開關(guān)損耗，提高變換效率。零壓開通;能自動適應(yīng)不同的輸入電壓、輸出電壓和負載。根據(jù)本發(fā)明能實現(xiàn)移相全橋變換器的全范圍軟開關(guān)，提高整個變換器的效率;適用于高壓輸入到低壓輸出的變換場合，且滿足寬輸入電壓范圍、寬輸出電壓范圍、寬負載變化。
【專利說明】
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]隨著社會需求的發(fā)展，不同功率等級的高壓輸入開關(guān)型電力電子變換器已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟
的各個行業(yè)。由于功率器件的限制，高壓輸入電源不能與傳統(tǒng)拓撲一樣進行設(shè)計，需要采用新型的拓撲配合新型的控制方法實現(xiàn)高輸入電壓的變化。通過輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)把AC-DC變換器模塊組合起來可適用于高電壓輸入低電壓大電流輸出型的場合，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，但大多局限于對控制方法的研究，很少對輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)變換器的軟開關(guān)技術(shù)進行研究。

【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不易實現(xiàn)零電壓
開通(zvs)的問題，提出了一種應(yīng)用在高壓場合下，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，由兩個相同的隔離式移相全橋變換器模塊通過輸入端串聯(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]兩個相同的LC網(wǎng)絡(luò)由一個電感和一個電容串聯(lián)而成，分別為Cr 1、Lr I和Cr 2、Lr 2，可以實現(xiàn)各個開關(guān)管的零電壓導(dǎo)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(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)，可進一步降低開關(guān)損耗，提高變換效率。零壓開通；能自動適應(yīng)不同的輸入電壓、輸出電壓和負載。根據(jù)本發(fā)明能實現(xiàn)移相全橋變換器的全范圍軟開關(guān)，提高整個變換器的效率；適用于高壓輸入到低壓輸出的變換場合，且滿足寬輸入電壓范圍、寬輸出電壓范圍、寬負載變化。
【附圖說明】
[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，下標為b的所有MOS管導(dǎo)通，原邊相當于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(shè)計變壓器的漏感參數(shù)以及并聯(lián)MOS管漏源極兩端電容參數(shù)，能實現(xiàn)各個開關(guān)管的軟開通。當輸入電壓為負時，變壓器原邊下標為a的所有MOS管導(dǎo)通，下標為b的MOS管采用高頻控制，仍然是一個移相全橋電路?？紤]輸入電壓大于零的情況，具體過程如下:
開關(guān)管Qlb、Q2b、Q3b、Q4b、Q5b、Q6b、Q7b、Q8b的驅(qū)動信號滿足如下關(guān)系，超前橋臂Qlb、Q7b的驅(qū)動信號相同，Q3b、Q5b的驅(qū)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(qū)。而滯后橋臂Q2b、Q8b的驅(qū)動信號相同，Q4b、Q6b的驅(qū)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(qū)。
[0009]當滯后橋臂Q2b、Q8b驅(qū)動信號控制兩管同時關(guān)斷時，ipl和irl同時與C4、C8諧振，ip2和ir2同時與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，此時之后橋臂Q4b、Q6b的二極管導(dǎo)通，Q4b、Q6b實現(xiàn)零電壓開通。
[0010]當超前橋臂Qlb、Q7b驅(qū)動信號控制兩管同時關(guān)斷時，ipl和ir2同時與C3、C7諧振，ip2和irl同時與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，此時之后橋臂Q3b、Q5b的二極管導(dǎo)通，Q3b、Q5b實現(xiàn)零電壓開通。另外半個周期開關(guān)管與前半個周期相似。
[0011]第一移相全橋變換模塊超前橋臂上管驅(qū)動信號的上升沿到滯后橋臂下管驅(qū)動信號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串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)兩端電壓的作用時間以及兩個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]當輸出為恒定電壓時，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，更易實現(xiàn)各開關(guān)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(wǎng)絡(luò)中的電流幅值增大，實現(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，輸出電壓增大，移相角減小，串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)電流減小，但是此時變壓器漏感電流仍然能實現(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，此時軟開關(guān)由LC網(wǎng)絡(luò)的電流實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
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撲，其特征為高頻變壓器原邊為由兩個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和第二全橋電路變壓器原邊滯后臂的中點之間接入一個串聯(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和第一全橋電路滯后臂中點接入另一串聯(lián)LC網(wǎng)絡(luò)，Lr2和Cr2的位置可以互換。
【文檔編號】H02M5/293GK105871228SQ201510034646
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】靖文, 王宜君, 王影星, 周彬
【申請人】鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院