[發明專利]一種高電壓增益的LCL諧振式直流-直流變換器

有效

• 申請號: 201811275220.X
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109245545B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 袁義生;梅相龍;姬鵬遠
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

1.一種高電壓增益的LCL諧振式直流-直流變換器，包括直流電源、主變壓器、與主變壓器原邊繞組相連的原邊電路，其特征在于，所述變換器還包括反激變壓器、與反激變壓器副邊繞組相連的第五二極管、與主變壓器副邊繞組相連的整流電路，以及輸出電容和負載電阻；

與反激變壓器和主變壓器原邊繞組相連的原邊電路包括四個功率開關管及其四個反并聯二極管，一個諧振電容和一個諧振電感；所述功率開關管包括第一功率開關管～第四功率開關管；所述二極管包括第一二極管～第四二極管；

所述反激變壓器的原邊繞組同名端連接直流電源的正極，原邊繞組的異名端連接第一功率開關管和第三功率開關管的集電極；第一功率開關管的發射極與第二功率開關管的集電極串聯，并與諧振電容的上端和諧振電感的左端相連；諧振電感的右端與主變壓器原邊繞組的同名端相連；第三功率開關管的發射極與第四功率開關管的集電極相連，并與諧振電容的下端和主變壓器原邊繞組的異名端相連；直流電源的負極連接第二功率開關管和第四功率開關管的發射極；所述反激變壓器副邊繞組的同名端接地，即輸出電壓的負極；副邊繞組的異名端接第五二極管的陽極，第五二極管的陰極接輸出電容的上端，即輸出電壓的正極；輸出電容的下端接地，即輸出電壓的負極；

所述反激變壓器為原邊連接的LCL諧振電路提供了諧振電感，反激變壓器原邊電感與諧振電容及諧振電感構成的LCL諧振電路；所述反激變壓器的原邊電感在LCL諧振階段之前就預先儲能，使得所述LCL諧振是一個具有初始狀態為非零狀態，具有初始儲能的諧振；

所述整流電路，由第六二極管、第七二極管、第八二極管和第九二極管構成全橋整流電路；第六二極管的陽極和第七二極管陰極連接主變壓器副邊繞組的同名端；第八二極管的陽極和第九二極管的陰極連接副邊繞組的異名端；第六二極管的陰極和第八二極管的陰極連接，并與輸出電容的上端相連；第七二極管的陽極和第九二極管的陽極相連，并與輸出電容的下端相連；

所述第一功率開關管～第四功率開關管的柵極分別接收外部電路提供的開關信號U_g1～U_g4；所述的開關信號U_g為高電平時，對應的功率開關管導通；開關信號U_g為低電平時，對應的功率開關管關斷；

所述第一功率開關管～第四功率開關管采用固定開關頻率控制，在一個開關周期內分為t₀～t₆六個階段，動作順序如下：

(1)[t₀～t₁]階段：U_g1和U_g2輸出高電平，U_g3和U_g4輸出低電平，此階段持續時間為t_b；

(2)[t₁～t₂]階段：U_g1和U_g4輸出高電平，U_g2和U_g3輸出低電平，此階段持續時間為t_r；

(3)[t₂～t₃]階段：U_g1，U_g2，U_g3和U_g4都輸出低電平，此階段持續時間為t_d；

(4)[t₃～t₄]階段：U_g3和U_g4輸出高電平，U_g1和U_g2輸出低電平，此階段持續時間為t_b；

(5)[t₄～t₅]階段：U_g2和U_g3輸出高電平，U_g1和U_g4輸出低電平，此階段持續時間為t_r；

(6)[t₅～t₆]階段：U_g1，U_g2，U_g3和U_g4都輸出低電平，此階段持續時間為t_d；

開關時序中，t₀～t₃和t₃～t₆各為開關周期T_s的一半。

2.根據權利要求1所述的一種高電壓增益的LCL諧振式直流-直流變換器，其特征在于，所述整流電路可用以下全波整流電路結構替代應用：

所述全波整流電路由第十二極管和第十一二極管構成；與之相連的主變壓器的副邊繞組含中間抽頭；主變壓器副邊繞組上端接第十二極管的陽極；主變壓器的副邊繞組下端接第十一二極管的陽極；主變壓器的副邊繞組的中間抽頭接輸出電容的下端；第十二極管的陰極與第十一二極管的陰極相連，并接到輸出電容的上端。