[發明專利]一種自動均流的高自由度DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201710392053.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN106992676B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 邾玢鑫;劉崧;黃悅華
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

本發明提供一種自動均流高自由度DC/DC變換器，相比現有的變換器，其輸入相數和增益單元數均可調，且在變換輸入相數和增益單元數后均能實現自動均流，省去了大量傳感器的控制和復雜化的控制策略設計。應用于不同的場合時，可靈活調節輸入相數和增益單元數，每增加一個輸入相數或一個增益單元數均可提高數倍增益，其輸出電壓與輸入電壓的比值為m?n，其中D為占空比，m、n分別為輸入相數與增益單元數?？蓾M足大型大功率高增益場合。與現有的高增益技術相比，本發明不存在耦合電感、不存在隔離變壓器，開關和二極管的電流應力和電壓應力也得到了降低，提高了變換器的整體工作效率。

技術領域

本發明涉及一種直流-直流變換器，具體是一種自動均流的高自由度DC/DC變換器。

背景技術

現有技術中，關于應用于大容量高功率輸電系統應用場合的DC/DC變換器的研究較少，且大多為隔離型變換器，該類變換器一般采用改變中間隔離變壓器匝數比的方式實現高增益，由此會帶來的控制策略復雜，能量傳輸效率不高等缺點使其在諸如海上風電等應用場合中受到了限制，而且高頻變壓器還存在笨重而占地體積大、投資成本高等缺點，因此迫切需要一種輕便簡單，同時能實現高增益的大容量DC/DC變換器。目前，針對此問題研究的變換器主要有三種：第一種，是利用開關諧振電容通過諧振實現高增益，同時降低功率器件的電壓應力，但該方法結構復雜，所需器件較多。第二種，是利用耦合電感來實現高增益，但耦合電感的使用不僅會造成開關器件電壓應力過高，而且會引起磁干擾，增加了變換器的工作損耗。同時，上述方案在實現高增益時還存在輸入相數擴展難度大的問題，特別是各相輸入電流之間均流難度大。第三種，是模塊化多電平技術，通過子模塊之間的串并聯實現高增益，其高度模塊化結構可實現冗余控制，增強系統可靠性高，但該類變換器通常需要加入復雜的控制策略。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明解決現有變換器存在控制策略復雜難均流，輸入相數不可調，器件過多、功率開關和二極管電壓應力過大、能量轉換效率降低等問題，提供一種自動均流的高自由度DC/DC變換器。其高自由度表現在該變換器可根據不用的應用場合，調整不同的輸入相數和增益單元數，其自動均流的特征節省了大量復雜控制策略的設計。

本發明采取的技術方案為：

一種自動均流的高自由度DC/DC變換器，該變換器包含m個輸入相數，n個增益單元，m個功率開關S₁、S₂...S_m，m個電感L₁、L₂...L_m，m·n個電容C_o、C₁₁、C₂₁、C₃₁...C_mn，m·n個二極管D_o、D₁₁、D₂₁、D₃₁...D_mn；

m輸入相數中,

第一相中第一電感L₁的輸入端接電源的正極，輸出端接電容C_1(n-1)的一端，在第一電感L₁和電容C_1(n-1)的結點和輸入電源的負極之間接第一功率開關S₁，第一功率開關S₁源極接輸入電源的負極，第一功率開關S₁漏極與第一電感L₁和電容C_1(n-1)的結點相連；