[發明專利]一種環保用雙變壓器型零電流諧振三電平直流變換器

有效

• 申請號: 201810520132.5
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108631604B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 楊慶龍;陳武
• 申請（專利權）人: 瀚潤特環保設備（江蘇）有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 蘇州衡創知識產權代理事務所(普通合伙) 32329
• 代理人: 王睿

本發明公開了一種環保用雙變壓器型零電流諧振三電平直流變換器：輸入側含直流電源、兩個輸入分壓電容、兩個箝位二極管、四個主開關管、兩個輔開關管、一個諧振電感、一個諧振電容、兩個續流二極管、兩個輔助分壓電容和主輔兩個變壓器的原邊，其中四個主開關管是IGBT器件，并與兩個輸入分壓電容和兩個箝位二極管組成中性點箝位型三電平電路，兩個輔開關管是反向串聯的MOSFET器件，并與諧振電容、兩個續流二極管、兩個輔助分壓電容和輔變壓器原邊組成輔助支路；輸出側的兩個變壓器副邊同向串聯后與兩個整流二極管和兩個穩壓電容共同組成倍壓整流電路。四個IGBT能實現零電流開通和關斷，兩個MOSFET只需承受1/4的輸入電壓，且能實現零電壓零電流開通和零電壓關斷。

技術領域

本發明涉及一種環保用雙變壓器型零電流諧振三電平直流變換器，屬于電力電子技術領域，適用于高壓直流大功率場合。

背景技術

太陽能和風能為主流的新能源發電在近些年得到了快速的發展，并且新能源的端口電壓和功率呈現明顯的上升趨勢。比如，光伏電池板最大輸出電壓由1000V升高為1500V，而且目前市場上已經有1500V直流輸出的光伏電池板了。隨著不斷增加的可再生能源的電力滲透，中高壓直流輸電在長遠距離的電能傳輸中的應用越來越普遍。而相對于傳統的交流電網，通過新能源發電接入直流電網可以省卻多個換流環節，能夠顯著節約投資運營成本和降低運行損耗。因此，大功率DC/DC變換器作為新能源發電接入直流電網或者進行直流輸電的核心環節，已經有了大量的研究。如傳統的全橋變換器實現零電流軟開關技術的輔助電路相對復雜，且只能實現滯后橋臂的零電流同時還存在環流等情況，且開關管的電壓應力均為輸入電壓。諧振式直流變換器也能實現各種方式的軟開關，但諧振直流變換器通常變頻控制，導致在寬輸出電壓范圍內，開關頻率產生較大變化，使得開關管的損耗增加的同時磁性元件的設計難度也會上升。

發明內容

技術問題：本發明正是針對現有技術中存在的技術問題，提供一種雙變壓器型零電流諧振三電平直流變換器，該技術方案保證所有開關管電壓應力為輸入電壓的一半的同時，能實現主開關管的零電流開通和關斷，減小拓撲的開關損耗，采用的PWM控制技術也有利于降低磁性元件的設計。

技術方案：本發明的雙變壓器型零電流諧振三電平直流變換器，其特征在于，所述直流變換器包含直流電源(Vin)、兩個輸入分壓電容(Cin1和Cin2)、四個主開關管(Q1～Q4)、兩個輔開關管(Q5和Q6)、諧振電感(Lr)、諧振電容(Cr)、兩個箝位二極管(Dc1和Dc2)、兩個續流二極管(Df1和Df2)、主輔兩個變壓器(Tr1和Tr2)、兩個輔助分壓電容(Cd1和Cd2)、兩個整流二極管(DR1和DR2)、兩個輸出穩壓電容(Co1和Co2)；

所述第一輸入分壓電容(Cin1)和第二輸入分壓電容(Cin2)串聯組成分壓電路，且并聯在直流電源(Vin)正負輸出端；所述第一至第四主開關管為IGBT器件，且各自反并聯一個二極管；所述第一開關管(Q1)至第四開關管(Q4)依次同向串聯，然后正向并聯在直流電源(Vin)正負輸出端；所述諧振電感(Lr)和主變壓器(Tr1)的原邊繞組串聯，該串聯支路兩端分別接于第二開關管(Q2)、第三開關管(Q3)的串聯點(A)和第一輸入分壓電容(Cin1)、第二輸入分壓電容(Cin2)的串聯點(B)，且主變壓器(Tr1)原邊繞組的同名端在靠近所述串聯點(A)的一側；第一箝位二極管(Dc1)的陽極和陰極分別接于所述串聯點(B)和第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)的串聯點(E)；第二箝位二極管(Dc2)的陰極和陽極則分別接于所述串聯點(B)和第三開關管(Q3)、第四開關管(Q4)的串聯點(F)；