[發明專利]寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器及方法

有效

• 申請號: 202110057505.1
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112928919B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 杜思行;黨恒凱;張巖;劉進軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02J7/00;H02J7/35
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器，其特征在于，包括：一次側的全橋電路和二次側的整流電路；

所述整流電路包括兩個子模塊，兩個開關元件d₁₃和d₁₄以及一開關器件S₃，并且通過一個變壓器與一個LC串聯諧振腔將一次側二次側連接起來；

一次側開關管Q₁,Q₂,Q₃,Q₄組成全橋逆變電路，諧振腔L_r1,C_r1與變壓器的原邊繞組串聯；

二次側子模塊Sub2與開關元件d₁₃串聯組成一個臂，子模塊Sub1與開關元件d₁₄也同樣組成一個臂，兩臂的子模塊和開關元件位置相反，將兩臂并聯作為輸出電容接輸出負載；兩個輸出橋臂的中點通過開關器件S₃相連，子模塊Sub2和子模塊Sub1分別與變壓器副邊繞組串聯；

子模塊Sub2與子模塊Sub1的電路結構相同；

子模塊Sub1中，電容C₁與二極管d₃串聯組成一個臂，電容C₂與二極管d₄也同樣組成一個臂，兩臂的電容和二極管位置相反，將兩臂并聯后分別與開關元件d₁₃或開關元件d₁₄相連接以構成橋臂；四個開關元件d₁,d₂,d₅,d₆組成一個變結構的橋式整流；開關元件d₅的陰極與d₆的陽極分別與兩個輸出電容橋臂的中點相連；兩個輸出電容橋臂的中點通過開關器件S₁相連。

2.根據權利要求1所述的一種寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器，其特征在于，所述二次側開關元件為二極管。

3.根據權利要求1所述的一種寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器，其特征在于，所述二次側開關元件為開關管，并且與電容串聯的開關元件是兩個反向串聯的開關管，與子模塊串聯的開關元件是兩個反向串聯的開關管。

4.根據權利要求3所述的一種寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器，其特征在于，所述二次側還設置有LC串聯諧振腔，諧振腔L_r2,C_r2與變壓器的副邊繞組串聯。

5.根據權利要求1所述的一種寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器，其特征在于，用于中壓大功率時，采用多個所述寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器；多個所述寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器的輸入并聯、輸出串聯。

6.一種用于權利要求3所述的一種寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

正向運行時，與電容串聯的兩個反向串聯的開關管S₃₂與S₄₂一直導通，同時與電容串聯的兩個反向串聯的開關管S₃₁與S₄₁一直關斷，運行方式與上述變換器完全一致；反向運行時，開關管S₃₂與S₄₂一直關斷，當開關管S₃₁與S₄₁關斷時，兩個電容C₁,C₂為串聯關系，電容電壓之和等于輸入電壓，當開關管S₃₁與S₄₁閉合時，兩個電容為并聯關系，每個電容電壓都等于輸入電壓；因此通過調節開關器件的占空比可調節輸出電壓，調壓范圍也為1到2倍。

7.權利要求1所述的一種寬輸出電壓范圍的隔離型高頻諧振式直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

變換器輸出電壓等于每個子模塊的輸出電壓，當開關管S₃閉合時，兩個子模塊為串聯關系，變換器的輸出電壓等于兩個子模塊輸出電壓之和；當開關管S₁,S₂,S₃均閉合時，變換器的輸出電壓等于四倍的輸出電容電壓，調節開關管的導通占空比，便實現變換器的輸出電壓從1到4倍變化。