[發明專利]一種低壓側并聯自均流型雙有源全橋變換器

在審

• 申請號: 202211083922.4
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115378262A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 孫志峰;王勤;伍群芳;姜盟瀚;李金波;肖嵐
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張菊萍

本發明公開了一種低壓側并聯自均流型雙有源全橋變換器，并聯雙有源全橋變換器的每相子模塊由開關電路、串聯電感、隔離變壓器組成，將兩相模塊的串聯電感并聯，通過將各相模塊的串聯電感并聯實現耦合，耦合后等效到各相模塊的串聯電感參數將相同，從而消除各相模塊串聯參數差異對系統均流性能的影響，從而自動實現各相模塊的均流；每相模塊的開關電路開關時序相同，不會影響到諧振變換器的工作原理和參數設計，且所提供的方案沒有引入任何額外的電路器件；本發明可用于新能源發電、電動汽車、航空航天、不間斷電源、直流配電系統、儲能系統等大功率并聯開關電源場合，具有方法合理、實現方便、通用性好、體積小、成本低等諸多優點。

技術領域

本發明涉及屬于電力電子級聯技術領域，尤其涉及一種低壓側并聯自均流型雙有源全橋變換器。

背景技術

近年來，電力電子系統中的變換器正朝著大功率、集成化、低成本、高功率密度以及高效率等方向發展。諧振變換器具備電氣隔離、易于實現軟開關控制、效率高等諸多優點，并能通過并聯組合實現多重模塊化方案，已發展成為新能源發電、電動汽車、航空航天、不間斷電源、直流配電系統等場合的大功率并聯開關電源的核心拓撲之一。

在低壓大電流場合，通過將多相雙有源橋式變換器并聯可以有效提升系統功率容量，降低功率管應力，因此被廣泛應用。然而，在實際電路中，各模塊的串聯電感和等參數無法保證完全一致，會導致各模塊的電流的不均衡，從而引發部分模塊電流應力過高等嚴重問題。為了解決上述問題，IEEE Transactions on Power Electronics期刊于2019年第66卷第9期論文《Dual-Active-Bridge Converter With Parallel-Connected Full Bridgesin Low-Voltage Side for ZVS by Using Auxiliary Coupling Inductor》提出了一種基于耦合電感的自均流型拓撲均流方法，但是耦合電感增加了系統的體積和成本，降低了功率密度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，本發明提供一種低壓側并聯自均流型雙有源全橋變換器；通過將各相模塊的串聯電感同時并聯，可以同時消除各相模塊串聯參數差異對系統均流性能的影響；該方法，具有結構合理、實現方便、通用性好，系統集成度高、成本低等諸多優點。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種低壓側并聯自均流型雙有源全橋變換器，包括：

第1相雙有源橋式變換器P₁，所述第1相雙有源橋式變換器P₁包括第一開關電路S11、第1串聯電感L1、第1隔離型變壓器T1、第二開關電路S12以及變換器直流端口側電容C11、C12；所述第1串聯電感L1和第1隔離變壓器T1的原邊繞組N_p1串聯；所述第一開關電路S11具有輸入端口1-1和輸出端口1-2，所述第二開關電路S12具有輸入端口1-3和輸出端口1-4；

第2相雙有源橋式變換器P₂，所述第2相雙有源橋式變換器P₂包括第一開關電路S21、第2串聯電感L2、第2隔離型變壓器T2、與第一相雙有源橋式變換器公用的第二開關電路S22以及變換器直流端口側電容C21、C22；所述第2串聯電感L2和第2隔離變壓器T2的原邊繞組N_p2串聯；所述第一開關電路S11具有輸入端口2-1和輸出端口2-2；

所述的第一串聯電感L1與第二串聯電感L2通過線l1實現并聯連接。

優選的，通過將兩相模塊的第1串聯電感L1和第2串聯電感L2并聯連接后，第1串聯電感L1和第2串聯電感L2實現了耦合，耦合后總的串聯電感值為：