[發(fā)明專利]一種全橋組合軟開關直流變換器

無效

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• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102983747A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉彥呈;張潔喜;李霄燕;李烔;杜文杰;王川;郭昊昊;艾莉莉
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M1/32;H02M3/335
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 曲永祚;李洪福

技術領域

本發(fā)明涉及一種全橋組合軟開關直流變換器，屬于電力電子技術領域。

背景技術

通常，功率變換器是一種將輸入電壓源或電流源變換成指定輸出電壓或電流的功率處理電路。

功率變換器的一種類型，即基于全橋拓撲的DC/DC功率變換器，是大、中功率DC/DC變換器的理想電路，得到廣泛的應用和研究。全橋變換器主要包括全橋逆變電路、高頻變壓器和輸出整流濾波電路組成，具有功率開關器件電壓、電流額定值較小，功率變壓器利用率較高等明顯優(yōu)點。

大電流快速IGBT和大電流快速恢復二極管技術的發(fā)展使得大、中功率變換器得以實現(xiàn)。而傳統(tǒng)的PWM全橋變換器，由于開關管工作在硬開關狀態(tài)，開關損耗和開關噪聲大，因而影響了效率和開關頻率的提高，從而制約了功率變換器的功率密度的提高和單位輸出功率的體積和重量的減小。因此，人們提出了軟開關技術。軟開關分為零電壓開關和零電流開關。目前，軟開關技術主要有兩種發(fā)展方向：一個方向是附加開關或改變主電路拓撲等形式，一般是在變換器電路中設置某種形式的LC諧振電路，這使得輸入濾波器和輸出濾波器的設計復雜化，并影響系統(tǒng)的噪聲。另一個發(fā)展方向是無損（低損）緩沖吸收電路，其基本思路是設計一容性支路與開關管并聯(lián)，一感性支路與開關管串聯(lián)，處理吸收儲存元件中的能量，將其回饋至電源或大幅消減其數值，從而消除（消弱）損耗問題，達到軟化開關的目的。如今軟開關變換器都應用了諧振原理,在電路中并聯(lián)或串聯(lián)諧振網絡,勢必產生諧振損耗,并使電路受到固有問題的影響。為此,人們在諧振技術和無損耗緩沖電路的基礎上提出了組合軟開關功率變換器的理論。組合軟開關技術結合了無損耗吸收技術與諧振式零電壓技術、零電流技術的優(yōu)點。電路中既可以存在零電壓開通,也可以存在零電流關斷,同時既可以包含零電流開通,也可以包含零電壓關斷,是這四種狀態(tài)的任意組合。由此可見,由無損耗緩沖技術和諧振技術組合而成的新型軟開關技術將成為新的發(fā)展趨勢。到現(xiàn)在，對軟開關的研究取得了很大的進展，然而還未實現(xiàn)軟開關技術的實用化。

全橋變換器中，兩個橋臂的導通時間不相同、開關管的導通壓降存在略微的差異、每個導通管的儲存時間不同等都會造成初級置位伏秒數與復位伏秒數不相等。只要伏秒數稍有不等，磁芯就不能回到起點，并且若干周期后，磁芯將偏離磁滯回線進入飽和區(qū)。磁芯飽和時，變壓器不能承受電壓，當下一周期開關管再次導通時，開關管將承受很大的電壓和電流，導致開關管損壞。

發(fā)明內容

為了克服上述的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種全橋組合軟開關直流變換器。

本發(fā)明采取的技術方案：

一種全橋組合軟開關直流變換器，包括逆變電路、串聯(lián)諧振電路、高頻變壓器、輸出整流電路、輸出濾波電路；

所述逆變電路包括4個IGBT管Q1、Q2、Q3和Q4，4個IGBT管的寄生二極管D11、D22、D33和D44；

Q1和Q3的公共端與高頻變壓器的初級繞組的一端之間有串聯(lián)諧振電路，Q2和Q4的公共端與高頻變壓器初級繞組的另一端連接，Q1兩端并聯(lián)RCD緩沖電路I，Q2兩端并聯(lián)RCD緩沖電路II，Q3兩端并聯(lián)RCD緩沖電路III，Q4兩端并聯(lián)RCD緩沖電路IV；高頻變壓器輸出端連接輸出整流電路，輸出整流電路連接輸出濾波電路。

RCD緩沖電路I由C1、D1和R1組成，C1與D1串聯(lián)后與Q1并聯(lián)，所述D1上并聯(lián)有R1；RCD緩沖電路II由C2、D2和R2組成，C2與D2串聯(lián)后與Q2并聯(lián)，所述D2上并聯(lián)有R2；RCD緩沖電路III由C3、D3和R3組成，C3與D3串聯(lián)后與Q3并聯(lián)，所述D3上并聯(lián)有R3；RCD緩沖電路IV由C4、D4和R4組成，C4與D4串聯(lián)后與Q4并聯(lián)，所述D4上并聯(lián)有R4。

串聯(lián)諧振電路由諧振電感Lg和諧振電容Cg串聯(lián)構成。

高頻變壓器的次級繞組的一端與整流二極管D5和D7的公共端連接，另一端與整流二極管D6和D8的公共端連接。

所述輸出整流電路包括4個快恢復二極管D5、D6、D7和D8，D5兩端并聯(lián)RC緩沖電路I，D6兩端并聯(lián)RC緩沖電路II，D7兩端并聯(lián)RC緩沖電路III，D8兩端并聯(lián)RC緩沖電路IV；所述RC緩沖電路I由R5及C5串聯(lián)構成，RC緩沖電路II由R6及C6串聯(lián)構成，RC緩沖電路III由R7及C7串聯(lián)構成，RC緩沖電路IV由R8及C8串聯(lián)構成。