[發(fā)明專利]一種功率可擴展的變結(jié)構(gòu)變換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310312825.2
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103391005A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張東來;張迪;施凱敏;劉賀
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 羅志強;黃震

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電能變換裝置，尤其涉及一種直流電流變換器。

背景技術(shù)

高效變換器可用于新能源、汽車、航天等負(fù)載特性變化較大的高壓電源系統(tǒng)中，可有效提高整體的功率密度，減少開關(guān)器件的使用。為滿足變換器的功率和器件的等級考慮，該變換器可采用兩種方式進(jìn)行功率擴展，從而滿足不同負(fù)載的要求。

傳統(tǒng)設(shè)計移相全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制時序如附圖1所示，通過控制前級兩個橋臂間的移相角，實現(xiàn)對于輸出電壓的控制。圖1中，Vin為輸入電壓，Vout為輸出電壓，S1-S4為開關(guān)管，T為變壓器，L為輸出濾波電感，D1-D4為整流二極管。

移相全橋結(jié)構(gòu)拓?fù)洌瑢嶋H上是諧振變換技術(shù)與常規(guī)PWM變換技術(shù)的結(jié)合，其能有效實現(xiàn)軟開關(guān)，降低電路的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲，減少了器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的電磁干擾。而對于負(fù)載端電壓變化范圍較大情況，通過控制移相角可實現(xiàn)最終的控制目的，但對于低壓大電流情況，損耗較大，開關(guān)管的應(yīng)力較大，導(dǎo)致整體效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提出一種功率可擴展的變結(jié)構(gòu)高效變換器，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種功率可擴展的變結(jié)構(gòu)變換器，其特征在于，所述變換器包括：

變壓器T1和T2，開關(guān)管A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4，整流二極管，輸出濾波電感以及濾波電容；

所述變換器采用兩路全橋拓?fù)洌琓1和T2為相同匝比變壓器，工作時每路全橋拓?fù)洳捎没パa方式，通過控制兩個全橋拓?fù)渲g的相位，即T1與T2的工作相位，實現(xiàn)后級輸出電壓的變化。

進(jìn)一步地，所述兩路全橋拓?fù)渚唧w為：

變壓器T1的原邊線圈與開關(guān)管A1、A2、A3、A4組成一個全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，稱為A類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，A1和A3的一端接輸入電壓、另一端接變壓器，A2和A4的一端接變壓器、另一端分別接B1和B3；

變壓器T2的原邊線圈與開關(guān)管B1、B2、B3、B4組成一個全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，稱為B類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中B1和B3的一端接接變壓器、另一端分別接A1和A3；

定義變壓器T1和T2的副邊線圈為T1'和T2'，副邊整流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由T1'和T2'以及六個整流二極管構(gòu)成，其中，T1'和T2'以及六個整流二極分別構(gòu)成全橋整流結(jié)構(gòu)，有兩個整流二極管重合，T1'的同名端與副邊線圈T2'的異名端相連。

進(jìn)一步地，所述變結(jié)構(gòu)具體為：當(dāng)A1與B1同向時，T1'和T2'為串聯(lián)關(guān)系，當(dāng)A1與B1反向時，T1'和T2'為并聯(lián)關(guān)系，從而實現(xiàn)低壓大電流和高壓小電流的切換。

進(jìn)一步地，所述變壓器T1和T2為相同匝比變壓器具體為磁性材料、尺寸、匝數(shù)及匝比相同。

進(jìn)一步地，所述兩路全橋均為互補方式工作，具體為開關(guān)管A1、A4同向，A2、A3同向，A1與A3互補，A2與A4互補，B1、B4同向，B2、B3同向，B1與B3互補，B2與B4互補。

進(jìn)一步地，所述控制兩個全橋拓?fù)渲g的相位，具體為通過控制A1與B1間的移相角，來實現(xiàn)變換器輸出電壓的變化。

本發(fā)明還提供了一種多級的變結(jié)構(gòu)變換器，所述變換器包括多個如權(quán)利要求2中所述的A類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和B類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，A類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和B類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)交替連接，分別為互補驅(qū)動方式，相同標(biāo)號的器件驅(qū)動信號相同，通過控制A與B之間變壓器的移相角實現(xiàn)對輸出的控制。

另一種多級的變結(jié)構(gòu)變換器，所述變換器包括多個如權(quán)利要求2中所述的副邊整流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)降低每路整流二極管的電壓應(yīng)力；其中，變壓器T1和T2副邊多路輸出后整流，并將多路整流后的電路串聯(lián)后濾波得到輸出電壓。

本發(fā)明的有益效果是：傳統(tǒng)的移相全橋電路，為保證低壓大電流到高壓小電流的切換，通常控制移相角實現(xiàn)，在低電壓條件下，移相角較小，電流峰值較高，導(dǎo)致整體效率損失較大。而本發(fā)明提出的新型變結(jié)構(gòu)高效變換器，相比于傳統(tǒng)的移相全橋結(jié)構(gòu)，引入兩個變壓器，通過控制變壓器間的移相相位，實現(xiàn)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，并優(yōu)化低壓大電流到高壓小電流的切換，且按照擴展方案，可根據(jù)不同的需要，對拓?fù)溥M(jìn)行擴展，操作靈活簡單，具有較強的實用性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的移相全橋拓?fù)渥儞Q器電路圖；

圖2是本發(fā)明的功率可擴展的變結(jié)構(gòu)變換器電路圖；

圖3是本發(fā)明的變結(jié)構(gòu)變換器副邊的兩種工作狀態(tài)原理圖；

圖4是本發(fā)明的通過并聯(lián)多路全橋結(jié)構(gòu)實現(xiàn)功率擴展的多級變換器電路圖；