[發明專利]一種DC?DC變換器

在審

• 申請號: 201710028903.4
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106787743A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 余龍海;廖育武
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: H02M3/315
• 分類號: H02M3/315
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙)42225
• 代理人: 張凱

技術領域

本發明涉及電子電力變壓器領域，具體涉及一種DC-DC變換器。

背景技術

由于單個功率器件的耐壓水平達不到配電系統和輸電系統的電壓等級，使得用于輸、配電系統的電力電子裝置需要采用多個功率器件模塊串聯技術，如高壓大功率DC-DC變換器。

通常，DC-DC變換器由多個電能變換單元串聯而成，每個電能變化單元均包括逆變器和整流器，在逆變器和整流器之間設置多組中間隔離模塊，并通過所有整流器的級聯或并聯，達到配電系統的幾千伏至幾十千伏的電壓水平或低壓大電流水平。

每一個中間隔離模塊均包括一中頻隔離變壓器，該變壓器的核心功能是實現高壓側系統和低壓側系統間的電壓等級變換、電氣隔離和電功率傳遞，通過所有隔離變壓器的串并聯來實現電能的轉換，每個隔離變壓器所需傳輸的能量較少，其傳遞效率很低，鐵磁材料利用率也很低。

并且，在工程實踐時，中間隔離模塊需要進行單獨隔離安裝，使得每個中間隔離模塊需要各自封裝在一個獨立的箱體內，施工難度較大，工程可實施性較差，成本較高。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種DC-DC變換器，施工簡單、可實施性高、傳遞效率高。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種DC-DC變換器，包括：

一中頻變壓器，所述中頻變壓器包括單個磁芯和至少兩對繞組，每對繞組包括一原邊線圈和一副邊線圈，所有繞組均纏繞于所述磁芯上，且每個原邊線圈和副邊線圈均連接有一電容構成諧振回路，每對繞組的原邊線圈和副邊線圈所對應的諧振頻率相同，不同繞組對所對應的諧振頻率均不相同；

數量與所述繞組數量相同的變流器，每個變流器與相對應的電容繞組諧振回路相連接，所述變流器的工作頻率和對應的電容與繞組的諧振頻率相同；

所有原副邊變流器的直流側串聯或并聯。

在上述技術方案的基礎上，所述變流器包括四組快速晶閘管和二極管，所述二極管與快速晶閘管反向并聯，四組快速晶閘管和二極管組成全橋結構。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)本發明的中頻變壓器為集成式結構，包括單個磁芯和多對繞組，在對中頻變壓器進行隔離時，只需封裝在一個箱體內即可，而現有技術中，每個變壓器上只有一對繞組，需要多個變壓器先進行各自封裝，再串聯使用，相比之下，本發明的變壓器集成度更高，占用體積較小，施工難度小，工程可實施性好，并且，集成式的變壓器，其能量傳遞效率高，磁芯利用率也高。

(2)本發明中頻變壓器不同繞組對應的諧振頻率不同，只需調整相應的變流器和諧振回路的工作頻率，使變壓器原副邊繞組對應的頻率一致即可，電路調試非常方便，工程施工簡單。

(3)本發明中變流器包括四組快速晶閘管和二極管，且四組快速晶閘管和二極管成全橋結構，一方面，與IGBT組成的變流器相比，能量效率更高，另一方面，主功率元件更加成熟可靠。

附圖說明

圖1為本發明DC-DC變換器的一種具體實施方式的結構示意圖；

圖2為本發明DC-DC變換器的另一具體實施方式的結構示意圖；

圖3為本發明中變流器的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。

本發明實施例提供一種DC-DC變換器，包括中頻變壓器、多個變流器。

中頻變壓器包括單個磁芯和多對繞組，每對繞組包括一原邊線圈和一副邊線圈，所有繞組均纏繞于磁芯上，且每個原邊線圈和副邊線圈均串聯連接有一電容，繞組和電容構成諧振回路，通過匹配電容和繞組匝數使得繞組的原邊線圈和副邊線圈所對應的諧振頻率相同，不同繞組所對應的諧振頻率均不相同。

中頻變壓器為集成式固體絕緣結構，每一個繞組可以制作成同樣結構的耐高壓成形繞組，絕緣層由云母帶纏繞在導電材料上并經過熱壓固化而成，使得線圈結構緊湊，方便高電壓隔離。與現有技術相比，本發明的變壓器集成度高，占用體積較小，施工難度小，工程可實施性好，并且，集成式的變壓器能量傳遞效率高，磁芯利用率也高。

本發明的中頻變壓器在加工制造過程時，通過調整原邊線圈和副邊線圈的匝數、以及與之相連的電容值，使中頻變壓器的原邊線圈和副邊線圈諧振頻率相同，而不同對繞組的諧振頻率相差一定數值，當進行變壓傳輸時，每對繞組之間可以單獨傳輸相應頻率的電力，不同對繞組之間不相互干擾，從而保證電力傳輸的均衡。