[發明專利]一種模塊化輸入相數可調的高升壓隔離型DC-DC變換器

有效

• 申請號: 201810575184.2
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108696139B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 邾玢鑫;丁峰;佘小莉;劉崧;余志林
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

一種模塊化輸入相數可調的高升壓隔離型DC/DC變換器。相比現有的方案，其輸入相數可自由調節，且各輸入相可自動均流，使得變換器的控制策略簡單。所提變換器第一個模塊由一個電感、一個主功率開關及其漏源極寄生電容、一個箝位輔助開關及箝位電容、一個變壓器及其漏感、n?1個電容和二極管所構成，其它模塊均由一個電感、一個主功率開關及其漏源極寄生電容、一個箝位輔助開關及箝位電容、一個變壓器及其漏感、n個電容和二極管所構成，通過調節n的大小即可實現對變換器輸入輸出增益及開關器件電壓應力的調節，通過模塊數的調節即可實現對變換器中開關器件電流應力的調節。此外變換器中開關管實現了零電壓導通、二極管實現了零電流關斷。較適用于需要電氣隔離的大容量高增益升壓變換場合。

技術領域

本發明涉及一種隔離型直流-直流變換器，具體是一種模塊化輸入相數可調的高升壓隔離型DC/DC變換器。

背景技術

近年來，海上風力發電技術發展迅速，其直流匯流場中通常需要數十倍甚至更高的電壓增益，所處理的功率容量更是高達數兆瓦甚至更高，現有的方案難以適用，需要增益、容量更高的變換器。

現有技術中，傳統的升壓型隔離變換器，輸出電壓增益常通過擴大變壓器初次級繞組的匝數比來實現，但一方面大容量高匝數比高頻變壓器的設計與制作難度均大，另一方面也存在開關器件電壓及電流應力高的問題。針對以上問題目前所研究的變換器主要有三種：第一種是雙全橋DC/DC變換器，該類變換器有軟開關易實現，功率密度高，可提供電氣隔離等優點，但該類變換器存在輸出電壓增益小，多模塊并聯時均流困難等問題；第二種是基于MMC技術的變換器，通過子模塊之間的串并聯來減小元器件應力以實現高升壓，其高度模塊化結構可實現冗余控制，系統可靠性高，但該類變換器通常需要復雜的控制策略且驅動電路較為復雜；第三種是LLC諧振型變換器，該類變換器的變壓器勵磁電感值對電壓增益幾乎無影響,大大簡化了磁性元件的選擇設計過程,并且可以通過取較大的勵磁電感值來減小導通損耗，但該類變換器同樣存在多模塊并聯運行時，各模塊之間均流控制策略復雜的問題。

發明內容

為解決現有大容量高增益隔離型DC/DC變換器中所面臨的器件電壓電流應力高、輸入輸出增益低、多模塊并聯運行均流困難等問題。本發明提出一種模塊化輸入相數可調的高升壓隔離型DC/DC變換器。該變換器可以通過調節模塊化的輸入相數實現變換器中元器件電流應力的調節，通過調節各模塊中二極管與電容的數量可實現對變換器輸入輸出增益及開關器件電壓應力的調節。同時各輸入相自動均流的特點簡化了控制及驅動電路的設計。

本發明采取的技術方案為：

一種模塊化輸入相數可調的高升壓隔離型DC/DC變換器，該變換器包含一個直流輸入源，m個模塊，二極管D₀，輸出濾波電容C₀，負載R_L。