[发明专利]一种多功能变结构型直流变流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流变流器，尤其是利用变拓扑结构实现不用LLC谐振电路的多功能直流变流器。

背景技术

在实际工业应用中，变流器经常会遇到宽范围电压输入的变流情况，比如，在燃料电池的应用中，往往要在系统中加入后备电池以提高燃料电池的稳定性，从而防止燃料电池的失效而导致系统整体断电。实际系统中的燃料电池和后备电池有交叠区域(例如燃料电池输出为200-400Vdc，后备电池电压为48-96Vdc)，因为输入电压的范围很宽，如果采用单一变流器实现变流器功能，几乎没有能够在如此宽范围输入电压的情况下都能比较有效率的实现变压的单一拓扑，因此单一拓扑在该输入情况下的效率比较低，同时为了用一套参数达到宽范围输入电压下系统均能稳定工作则参数选取范围很窄，这给系统参数的设计带来了较大的难题；如果采用两种不同拓扑并联实现变流器的话，部分元器件会冗余，并且随着元器件的增多系统的稳定性也同时下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有变拓扑功能的适用宽范围输入、高效率输出的多功能变结构型直流变流器。

本发明的多功能变结构型直流变流器，它包括：

1)直流输入电源，用于提供直流电压；

2)第一直流-交流转换电路，用于将所述输入的直流电压逆变成第一高频交流电压，包含第一主开关管，第二主开关管，第一谐振电容，第一谐振电感器，由第一、第二、第三三个子开关组成的第一多刀多掷联动开关和第一短路棒；第一主开关管的漏极与第一子开关的第一个端子及第二子开关的第一个端子相连，源极与直流输入电源的负极和第二子开关的第二个端子相连，第二主开关管的漏极和第三子开关的转换点相连，源极与第二子开关的转换点及第一谐振电容的一端相连，第一谐振电容的另一端和第一子开关的第二个端子及第一短路棒的第一个固定端子相连，第一短路棒的第二个固定端子与电源的正极相连，第一谐振电感器一端与第一子开关的转换点和第三子开关的第一个端子相连，第三子开关的第二个端子和直流输入电源的正极相连；

3)第二直流-交流转换电路，用于将所述输入的直流电压逆变成第二高频交流电压，包含第三主开关管，第四主开关管，第二谐振电容，第二谐振电感器，由第四、第五、第六三个子开关组成的第二多刀多掷联动开关和第二短路棒；第三主开关管的漏极与第四子开关的第一个端子和第五子开关的第一个端子相连，源极与直流输入电源的负极和第五子开关的第二个端子相连，第四主开关管的漏极和第六子开关的转换点相连，源极与第五子开关的转换点及第二谐振电容的一端相连，第二谐振电容的另一端和第四子开关的第二个端子及第二短路棒的第一个固定端子相连，第二短路棒的第二个固定端子与电源的正极相连，第二振电感器一端与第四子开关的转换点和第六子开关的第一个端子相连，第六子开关的第二个端子和直流输入电源的正极相连；

4)隔离滤波电路，该隔离滤波电路包括含有内在漏感和激磁电感的第一隔离变压器，隔离滤波电容和含有内在漏感和激磁电感的第二隔离变压器，所述第一隔离变压器具有两个原边绕组，第二隔离变压器具有两个副边绕组，第一隔离变压器的第一原边绕组的同名端与第二原边绕组的异名端和直流输入电源的正极相连，第一隔离变压器的第一原边绕组的异名端和第一谐振电感器的另一端相连，第一隔离变压器的第二原边绕组的同名端和第二谐振电感器的另一端相连，所述隔离滤波电容串联在第一隔离变压器的副边绕组和第二隔离变压器的原边绕组之间；

5)整流电路，包括四个整流二极管，由第七、第八、第九三个子开关组成的第三多刀多掷联动开关和第三短路棒，第一整流二极管的阳极与第二整流二极管的阴极相连，第二整流二极管的阳极与第八子开关的第一个端子和第三短路棒的第一个固定端子相连，第四整流二极管的阳极与第三整流二极管的阴极相连，第三整流二极管的阳极与第九子开关的第一个端子和第三短路棒的第二个固定端子相连，第一整流二极管的阴极与第四整流二极管的阴极相连；第八子开关的转换点与第二隔离变压器第一副边绕组的同名端相连，第八子开关的第二个端子与第一、第二整流二极管的接点相连，第九子开关的转换点与第二隔离变压器第二副边绕组的异名端相连，第九子开关的第二个端子与第三、第四整流二极管的接点相连，第七子开关的第一个端子与第三短路棒的活动端子相连，第七子开关的第二端子与第二隔离变压器的第一副边绕组的异名端和第二副边绕组的同名端相连；

6)输出滤波电容，用于将整流电路输出的脉冲电流滤成直流电压输出给负载，滤波电容的一端与第一、第四整流二极管的接点相连，滤波电容的另一端与第七子开关的转换点相连