[實用新型]一種定頻諧振式直流變換裝置

有效

• 申請號: 201920706547.1
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN209963957U
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 方支劍;譚智力;王慶義;丁敏;李丹云
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 42238 武漢知產時代知識產權代理有限公司
• 代理人: 易濱

本實用新型公開了一種定頻諧振式直流變換裝置，屬于電力電子和電力自動化設備，解決現有諧振式直流變換系統輕載效率低和控制復雜問題。本實用新型所述定頻諧振式直流變換裝置包括功率變換電路、諧振電路、高頻變壓器、整流電路、濾波電路、采樣調理電路、控制器以及驅動電路；本實用新型所述控制方法通過控制諧振式直流變換器工作模式的組合方式與工作時間，實現在固定頻率下對諧振式直流變換器輸出能量的調節。與傳統諧振式直流變換系統相比，本實用新型具有高效率、控制設計簡單和頻率固定等特點，實現了諧振式直流變換器全負載變化范圍的高效運行。

技術領域

本實用新型屬于電力電子和電力自動化設備，涉及一種定頻諧振式直流變換裝置。

背景技術

諧振變換器是各種直流變換器中較為流行的拓撲結構，具有軟開關特性和磁集成特性等優勢。目前，諧振變換器主要有變頻控制和定頻控制兩種控制方法。

在傳統的定頻控制方法中，通過控制超前橋臂和滯后橋之間的移相，從而調節輸入電壓以獲得所需電壓；該方法有三個主要缺點：(1)有較大環路電流；(2)高反向恢復電壓；(3)在輕載工作狀態下失去軟開關特性。為解決上述問題，部分研究者利用同步整流開關實現原、副邊相移以提高電壓調節能力，但是當輸入電壓和輸出電壓不匹配時會出現較大無功電流。在寬工作范圍的要求下，傳統固定頻率控制方法效率較低且調節性能較差，使其難以應用。

在變頻控制方法中，通過控制開關頻率以改變諧振腔阻抗從而達到所需電壓，該方法已廣泛應用于諧振變換器中；但該控制方法使得變換器具有非線性特性，控制性能較差。為解決該問題，部分研究者采用多環反饋控制方法，通過構建的諧振電流或電壓內環來改善小信號特性，部分研究者設計狀態觀測器以減小變換器非線性的影響。但是，上述線性控制方法難以用于優化非線性系統的性能。部分研究者采用滑模控制、bang-bang控制、魯棒控制、自適應模糊控制等非線性控制方法控制諧振變換器獲取良好性能，但其計算復雜難以在實際中應用。

因此，急需一種建模簡單、控制便捷，具有較寬工作范圍且有較好的動態響應性能以及穩定性的諧振變換器。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種定頻諧振變換器裝置，以解決現有諧振變換器效率低、控制復雜、調節范圍窄等問題，與現有技術相比，本實用新型綜合具有了傳統定頻控制與變頻控制的優點，即提高了諧振變換器的效率，又使得諧振變換器具有線性特性，實現了簡單有效的控制。

根據本實用新型的其中一方面，本實用新型解決其技術問題，采用的定頻諧振式直流變換裝置，包括：功率變換電路、諧振電路、高頻變壓器、整流電路、濾波電路、采樣調理電路、控制器以及驅動電路；

功率變換電路采用全橋電壓型變換器或半橋電壓型變換器，用于根據驅動電路輸出的驅動信號將輸入電源的直流電壓變換成周期性變化的正負半周期對稱的方波電壓；當功率變換電路為全橋型電壓型變換器時，驅動電路生成的第一至第四路驅動信號送至功率變換電路的第一至第四路驅動信號接口；當功率變換電路為半橋型電壓型變換器時，驅動電路生成的第一和第二路驅動信號送至功率變換電路的第一和第二路驅動信號接口；功率變換電路的輸入端用于與輸入電源相連，功率變換電路的輸出端與諧振電路輸入端相連，功率變換電路的驅動信號接口與驅動電路相連；

諧振電路用于在方波電壓的激勵下產生的高頻諧振電流，諧振電路的輸入端與功率變換電路的輸出端相連，諧振電路的輸出端與高頻變壓器的輸入端相連；

高頻變壓器用于放大或縮小高頻諧振電壓和電流；高頻變壓器輸入端與諧振電路輸出端相連，高頻變壓器輸出端與整流電路輸入端相連；

整流電路用于將高頻諧振電流變換為直流電流，整流電路輸入端與高頻變壓器輸出端相連，整流電路輸出端與濾波電路輸入端相連；