[發(fā)明專利]自均壓混合型LLC直流變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011046773.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112350570B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉峰;鄭瓊林;劉妍;閆成章
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M3/28
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發(fā)明涉及自均壓混合型LLC直流變換器，包括：n個輸入電容C1至Cn，從上到下依次串聯(lián)；輸入電容Ci的正負極各自引出正接線端子ui1和負接線端子ui2；n?1個諧振開關(guān)電容單元RSCU1至RSCUn?1，與輸入電容相連；n?2個整流單元REC1至RECn?2，與諧振開關(guān)電容單元相連；n?2個整流單元REC1至RECn?2對應(yīng)輸出端口Uo1至Uo(n?2)；在整流單元和諧振開關(guān)電容單元之間，還設(shè)有n?2個串聯(lián)諧振支路，包括：串聯(lián)連接的諧振電感Lkr和諧振電容Ckr。本發(fā)明，采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計，易拓展，控制簡單，無需額外的均壓控制策略即可實現(xiàn)輸入直流電容的電壓自均衡；變壓器的加入實現(xiàn)了輸入側(cè)與輸出側(cè)之間的電氣隔離；LLC環(huán)節(jié)輔助實現(xiàn)軟開關(guān)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多電平諧振直流變換器，具體說是自均壓混合型LLC 直流變換器。

背景技術(shù)

高速列車運行速度快，平穩(wěn)舒適，節(jié)能環(huán)保，在近年來受到廣泛的關(guān)注，電力牽引傳動系統(tǒng)是高速列車的關(guān)鍵部分。隨著鐵路高速化、輕量化、重載化的發(fā)展趨勢，電力牽引傳動系統(tǒng)的牽引功率增大，工頻牽引變壓器的體積及重量進一步提升。為滿足高速鐵路的發(fā)展趨勢，無工頻牽引變壓器技術(shù)被提出，將多電平級聯(lián)脈沖整流變換器與直流變換器相結(jié)合，實現(xiàn)電力牽引傳動系統(tǒng)的小型輕量化設(shè)計，是未來電力牽引傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。其中，直流變換器具有輸入電壓高，傳輸功率大，高壓大功率的特點，是其設(shè)計、研究的難點，多電平直流變換器，是直流變換器在高壓大功率場合中應(yīng)用的技術(shù)方案之一。

飛跨電容鉗位、二極管鉗位及混合鉗位是傳統(tǒng)多電平直流變換器的常見實現(xiàn)方式，但存在以下缺陷：

當(dāng)對角線開關(guān)管關(guān)斷時間不一致時，二極管鉗位型多電平電路的輸入電容的電壓會出現(xiàn)偏移；飛跨電容鉗位型多電平變換器用飛跨電容替換鉗位二極管，但在高壓大功率電路中，電容體積較大，成本較高；混合鉗位型多電平變換器在電平數(shù)較多時，所需的電容及二極管數(shù)量較多，且各電容電壓平衡難以實現(xiàn)，在實際應(yīng)用中有較大的限制。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供自均壓混合型LLC直流變換器，采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計，易拓展，控制簡單，無需額外的均壓控制策略即可實現(xiàn)輸入直流電容的電壓自均衡；變壓器的加入實現(xiàn)了輸入側(cè)與輸出側(cè)之間的電氣隔離；LLC環(huán)節(jié)輔助實現(xiàn)軟開關(guān)。

為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

1.自均壓混合型LLC直流變換器，其特征在于，包括：

n個輸入電容C1至Cn，從上到下依次串聯(lián)；

輸入電容的電位從上到下依次降低；

輸入電容Ci的正負極各自引出正接線端子ui1和負接線端子 ui2,1≤i≤n，i為整數(shù)；

n-1個諧振開關(guān)電容單元RSCU1至RSCUn-1，與輸入電容相連；

n-2個整流單元REC1至RECn-2，與諧振開關(guān)電容單元相連；

n-2個整流單元REC1至RECn-2對應(yīng)輸出端口Uo1至Uo(n-2)；

在整流單元和諧振開關(guān)電容單元之間，還設(shè)有n-2個串聯(lián)諧振支路；

所述串聯(lián)諧振支路包括：串聯(lián)連接的諧振電感Lkr和諧振電容 Ckr,1≤k≤n-2，k為整數(shù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，n為整數(shù)，n的取值范圍為3≤n≤300。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，諧振開關(guān)電容單元與輸入電容的連接方式為：

各諧振開關(guān)電容單元均包括接線端子A1、接線端子A2、接線端子A3；