[實用新型]輸入串聯型輔助電源

有效

• 申請號: 201720673974.5
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN206932171U
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 孟濤;王中鮮;宋義林
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H01F30/04;H01F27/30;H01F41/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 劉士寶

技術領域

本實用新型屬于電力電子技術、開關電源技術領域。

背景技術

隨著國民經濟的發展，各種用電設備的種類越來越多，其供電電源的輸入電壓等級也不盡相同。目前，各種高壓輸入場合逐漸增多，受器件電壓等級等因素的限制，如何有效地降低各開關器件的電壓應力一直是高壓變換器設計過程中的難點。降低高壓變換器開關器件電壓應力的方法通常有3種：(1)利用多個開關管直接串聯來代替單個開關管；(2)采用多電平技術來降低各開關管實際承擔的電壓值；(3)將多個電路在輸入側串聯來分擔高壓。

采用方法1時，為了確保電壓在各串聯開關管之間有效均分，通常需要引入專門的均壓環節，然而，各種串聯開關管均壓環節的引入，既增加了電路結構的復雜程度，限制了開關頻率，又額外增加了損耗。方法2的采用可有效地降低高壓變換器各開關器件實際承擔的電壓值，然而，采用多電平技術通常需增加多個箝位二極管與飛跨電容，而且隨著電平數的增加，變換器結構和相應均壓控制環節的復雜程度將大幅度增加，這使得該方法在中、小功率的高壓場合應用受限。方法3的優勢主要體現在：①每個串聯電路均分輸入電壓，大幅度降低了各開關器件實際承受的電壓值；②可選擇電壓等級相對較低的開關器件(通常電力MOSFET開關耐壓越高，其導通電阻和損耗也越大)，有利于降低并分散功率器件的損耗，提高整個系統的可靠性；③若采用交錯控制技術，可有效減少輸出電流紋波，降低輸出濾波電容的體積。目前的研究結果表明，方法3能更有效地解決高壓變換器電壓應力大的問題。

目前，研究人員對于常規的輸入串聯直流功率變換器已經開展了較為廣泛的研究，輸入串聯直流功率變換器一般有2類，如圖1所示，圖1(a)輸入串聯輸出并聯型(input-series output-parallel,ISOP)和圖1(b)輸入串聯輸出串聯型(input-series output-series,ISOS)。

通常，ISOP型直流變換器適合多數常規的中、低壓輸出場合；而ISOS型直流變換器一般適用于輸出電壓較高的場合。ISOP型直流變換器設計的關鍵任務是實現其輸入均壓與輸出均流。目前，相關的各種均壓、均流控制方法的研究已經比較成熟，但如采用已有的各種控制方法，必然要增加一個高精度的控制器，這無疑增加了控制環節的復雜程度，降低了變換器的可靠性。對于中、小功率的變換器而言，整個系統的簡單、可靠是十分重要的，因此，各種已有的均壓、均流控制方法不適合中、小功率的變換器。

除了各種均壓、均流控制方法的研究外，目前還有一些關于自然均壓、均流變換器的研究。該類變換器是由多個具有變壓器隔離的直流變換器在輸入側串聯、輸出側并聯而構成的。如圖2所示為目前研究的適合中、小功率領域的自然均壓、均流的正激式ISOP變換器。該變換器在不增加額外控制環節的情況下，實現了變換器的自然均壓與均流，具有結構簡單、可靠性高的優勢。然而，如果將此類變換器應用于需要多路輸出的場合，則需將其內部各串聯電路的相應輸出回路進行依次的并聯或者串聯，這將使得變換器的輸出連線變得非常復雜，因此，該類變換器本身并不適合多輸出場合應用。

發明內容

本實用新型目的是為了解決現有技術方案在高壓輸入(由于高壓輸入才導致了輸入串聯的方式)、多輸出(中、小功率)場合應用時存在的不足，提供了一種輸入串聯型多輸出輔助電源的實現方案。

本實用新型包括兩個輸入串聯型輔助電源、及其中集成變壓器的繞組集成方法。

第一個輸入串聯型輔助電源，它包括集成變壓器T，集成變壓器T原邊串聯設置N 路相同結構的輸入電路單元，集成變壓器T副邊設置n路互相電氣隔離的輸出電路單元； N、n均為大于或等于1的自然數；

集成變壓器T具有N套原邊繞組、N套磁復位繞組和n套副邊繞組；

每路輸入電路單元包括一個主開關管、一個輸入側濾波電容和一個二極管；每路輸入電路單元與集成變壓器T的一套原邊繞組、一套磁復位繞組進行電氣連接；原邊繞組的同名端同時連接輸入側濾波電容的正極和磁復位繞組的異名端，原邊繞組的異名端連接主開關管的一端，主開關管的另一端同時連接二極管陽極和輸入側濾波電容的負極；二極管陰極連接磁復位繞組的同名端；

N個輸入側濾波電容依次串聯設置在直流輸入電源U_i的供電回路中；