[發明專利]一種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器及其均流控制系統及方法

在審

• 申請號: 201610166389.6
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105703626A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 趙世華;肖丹華;孫利朋;巢亞鋒;黃海波
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南省電力公司;國網湖南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/219;H02M1/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

技術領域

本發明屬于電力設備及控制領域，尤其涉及一種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器、均流 控制系統及方法。

背景技術

單個變換器電源供電設計中要面對輸入輸出電流脈動大，功率器件的電壓應力高，損耗 大，變換器電磁干擾及價格昂貴等問題。輸入端并聯輸出端并聯變換器適用于要求大電流低 電壓、安全可靠等電源系統。然而現在常用的雙管正激變換器和全橋變換器進行輸入并聯輸 出并聯組合，這兩種拓撲結構中需要較多的開關管，且需要添加多對輸入均壓電容橋臂；由 于各個模塊器件參數存在差異，其結果必然導致各個模塊承受的功率不均衡，控制過程復雜、 成本較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對大電流低電壓、安全可靠等電源系統的需求，提出一 種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器，有效降低功率器件的電流應力，提高電源系統的可靠性， 同時，提出均流控制方法，實現各個模塊承受的功率均衡。

一種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器，包括供電電源1、電容橋臂2、開關管橋臂3、變 壓器模塊4、整流二極管模塊5、濾波電感模塊6、濾波電容模塊7及負載8；

所述供電電源1、電容橋臂2、開關管橋臂3、變壓器模塊4、整流二極管模塊5、濾波電 感模塊6、濾波電容模塊7及負載8依次相連；

所述電容橋臂包括兩個串聯的電容，第一電容C₁和第二電容C₂，電容橋臂并聯于供電電 源1的兩端；

所述開關管橋臂包括三組并聯在電容橋臂兩端的開關管單元，分別為第一開關管單元、 第二開關管單元及第三開關管單元，每組開關管單元包括兩個串聯的開關管；

所述變壓器模塊包括三個變壓器，每個變壓器的一個輸入端與一個開關管單元中兩個串 聯的開關管的串聯點相連，變壓器的另一個輸入端與電容橋臂中兩個串聯的電容的串聯點相 連；

所述濾波電感模塊包括三個濾波電感；

所述整流二極管模塊包括三組整流二極管單元，每組整流二極管單元包括兩個整流二極 管，兩個二極管的正極分別與一個變壓器的兩個輸出端相連，兩個二極管的負極均與一個濾 波電感相連；

所述濾波電容模塊包括串聯的濾波電容C_f和濾波電阻R_c，所述濾波電容模塊的兩端并聯 于所述變壓器模塊中每個變壓器的副邊中點和所述濾波電感之間；

所述負載并聯于所述濾波電容模塊的兩端。

一個開關管單元、一個變壓器、一個整流二極管單元及一個濾波電感形成半橋變換器的 一個基本單元，三個基本單元的輸入端和輸出端均采用并聯連接。

所述開關管為MOS管。

一種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器的均流控制系統，包括電壓控制環9、電流控制環 10、PWM信號發生器11以及驅動電路12；

所述電壓控制環、電流控制環、PWM信號發生器以及驅動電路依次相連；

所述電流控制環包括三個子電流控制環，所述PWM信號發生器包括三個子PWM信號發生 器，所述驅動電路包括三個子驅動電路；

所述電壓控制環的輸出端與三個子電流控制環的參考電壓輸入端相連；

每個子電流控制環的輸出端依次與一個子PWM信號發生器和一個子驅動電路相連；

所述子驅動電路驅動上述的一種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器中的開關管橋臂中的一 個開關管單元；

所述電壓控制環的輸入端與上述的一種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器中的負載上的電 壓輸出端相連。

一種輸入并聯輸出并聯的半橋變換器的均流控制方法，利用上述的均流控制系統，對輸 入并聯輸出并聯半橋變換器進行均流控制，具體過程如下：

利用輸入并聯輸出并聯半橋變換器輸出到負載上的電壓作為電壓控制環的輸入信號，電 壓控制環以設定的參考電壓為基準，將輸入信號放大后輸出的信號作為三個子電流控制環的 運算放大器的正輸入端參考信號，各濾波電感輸出的電流依次經濾波器及電阻分別輸入到三 個子電流控制環中運算放大器的負輸入端；

每個子電流控制環與一個子PWM信號發生器相連，每個子電流控制環輸出的信號作為子 PWM信號發生器的一個輸入信號，子PWM信號發生器的另一個輸入信號為三角波信號；

每個子PWM信號發生器的輸出信號作為一個子驅動電路的輸入信號，每個子驅動電路驅 動一個開關管單元。