[發(fā)明專利]高頻交流側(cè)串聯(lián)實現(xiàn)緊調(diào)整輸出的組合變流器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110128031.1
• 申請日: 2011-05-17
• 公開（公告）號: CN102185493A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳新科
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M1/14;H02M3/335
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隔離型Dc/Dc電能轉(zhuǎn)換器，具體的說是一種高頻交流側(cè)串聯(lián)實現(xiàn)緊調(diào)整輸出的組合變流器。

背景技術(shù)

很多電能轉(zhuǎn)換的應(yīng)用場合需要實現(xiàn)輸入、輸出之間的電氣隔離，還需要輸出電壓的緊調(diào)整，以便保證負(fù)載擾動或者輸入電壓變動時，輸出電壓仍然恒定。為了實現(xiàn)輸出的緊調(diào)整，一般采用帶有高頻變壓器隔離Dc/Dc變流器，如圖1所示，通過原邊開關(guān)管的占空比或者開關(guān)頻率的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)輸出電壓的恒定。這樣的方案雖然簡單，但是效率較低，尤其是變壓器的工作占空比也會隨著電路的占空比調(diào)節(jié)而變化，導(dǎo)致變壓器的利用率降低。

為了提高變壓器的利用率，可以采用兩級Dc/Dc的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。其中第一級DC/Dc中的變壓器工作在固定占空比的狀態(tài)，依靠后級不隔離的Dc-Dc實現(xiàn)輸出電壓的緊調(diào)整。采用這樣的結(jié)構(gòu)，雖然前級作為DCX，可以看作一個等效的直流變壓器，實現(xiàn)效率的最優(yōu)化，但是，所有的輸入功率要經(jīng)過兩級變換，效率降低。

為了簡化后面的說明，將圖2中的逆變器等效為交流輸入源Vin，如圖3所示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既可以獲得很高的效率，又可以實現(xiàn)輸出緊調(diào)整的高頻交流側(cè)串聯(lián)實現(xiàn)緊調(diào)整輸出的組合變流器。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高頻交流側(cè)串聯(lián)實現(xiàn)緊調(diào)整輸出的組合變流器，包括變壓器、位于變壓器原邊側(cè)的交流輸入源Vin、位于變壓器副邊側(cè)的整流電路、電容和Dc-Dc電路；所述變壓器有兩個分別為變壓器T1和T2，兩變壓器的原邊繞組串聯(lián)后接到交流輸入源Vin的兩端；變壓器T1的副邊繞組的輸出接到整流電路Rec1的輸入端，變壓器T2的副邊繞組的輸出接到整流電路Rec2的輸入端；整流電路Rec1輸出的一端接到輸出電容Co的正端，另一端接到輸出Vo的負(fù)端；負(fù)載RL一端接到輸出電容Co的正端，另一端接到輸出Vo的負(fù)端；整流器Rec2的輸出有兩種可選方式：

(1)整流器Rec2輸出的一端接到電容C1的正端，另一端接到電容C1的負(fù)端；電容C1的正端接到Dc-Dc電路的正輸入端，負(fù)端接到Dc-Dc電路的負(fù)輸入端；Dc-Dc電路的輸出端同時接到輸出Vo的正端、輸出的地和反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端接到Dc-Dc的控制端；或者

(2)整流器Rec2輸出的一端接到Dc-DC電路的負(fù)輸入端，另一端接至電感L1，電感L1的另一端則接到Dc-Dc電路的正輸入端；Dc-Dc電路的輸出端同時接到輸出Vo的正端、輸出的地和反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端接到Dc-Dc的控制端。

作為一種改進，本發(fā)明以除交流輸入源Vin以外的全部電路結(jié)構(gòu)作為一個獨立的子模塊電路，組合變流器包括至少兩個子模塊電路；各子模塊的輸入側(cè)并聯(lián)連接于交流輸入源Vin的兩端，每個子模塊電路給各自的負(fù)載提供能量。

作為一種改進，本發(fā)明所述各子模塊電路的輸出是獨立的，或者是并聯(lián)的。

作為一種改進，本發(fā)明所述整流電路Rec1是全橋整流電路、中心抽頭整流電路、倍壓整流電路或半波整流電路中的任意一種；所述整流電路Rec2是全橋整流電路、中心抽頭整流電路或半波整流電路中的任意一種。

作為一種改進，本發(fā)明所述組合變流器的交流輸入源Vin是交流電流源或交流電壓源。

作為一種改進，當(dāng)整流器Rec2的輸出為方式(1)時，該組合變流器還包括一個電感Lo，其一端接于整流電路Rec1的輸出，另一端接于輸出電容Co的正端。

作為一種改進，本發(fā)明所述整流電路Rec1是全橋整流電路、中心抽頭整流電路或半波整流電路中的任意一種。

作為一種改進，該組合變流器的交流輸入源Vin由一個阻抗網(wǎng)絡(luò)Zr和一個高頻脈沖電壓源Vp組成。

作為一種改進，本發(fā)明所述阻抗網(wǎng)絡(luò)Zr是由至少一個電容Cr與至少一個電感Lr組合而成的諧振電路。

本發(fā)明利用高頻變壓器原邊繞組的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，部分功率經(jīng)過T1的直接處理流入負(fù)載，另一部分功率經(jīng)過T2后，再經(jīng)過Dc-Dc電路的處理，流入負(fù)載。因此，通過這樣的結(jié)構(gòu)，既實現(xiàn)了輸出電壓的緊調(diào)整，又使部分功率只經(jīng)過一級的處理，提高了整體功率轉(zhuǎn)換的效率。同時依靠Dc-Dc電路實現(xiàn)輸出電壓的緊調(diào)整。反饋控制信號的傳遞在輸出側(cè)進行，通過反饋電路來控制副邊Dc-DC電路的輸出，可以避免光耦隔離等可靠性低的電路。另外，通過副邊模塊化設(shè)計，可以實現(xiàn)多路獨立的輸出，每一路都可以實現(xiàn)緊調(diào)整。也可以實現(xiàn)并聯(lián)輸出，滿足大電流應(yīng)用場合。另外，由于原邊可以采用固定占空比控制，對于副邊采用同步整流技術(shù)時，驅(qū)動會很簡單。可以采用與原邊同步的驅(qū)動信號，就可以驅(qū)動同步整流器件。