[发明专利]交叉整流的输入并联输出并联组合变换器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种交叉整流的输入并联输出并联组合变换器。

背景技术

随着功率等级的增加，变换器的磁性元件体积也会增大，并且磁损耗、开关管的电流应力也会随之增大，这限制了变换器效率和功率密度。将两个及两个以上变换器在输入端并联和输出端并联能降低单个变换器的功率等级，从而保证单个变换器能工作在较高开关频率，有利于提高功率密度。另外，各个变换器之间通常采用交错并联方式以减少输入和输出的电流纹波，从而减小输入和输出滤波电容的体积。鉴于以上优点，输入并联输出并联组合变换器在大电流输出DC/DC变换领域得到广泛应用。

但是输入并联输出并联组合变换器的各个变换器之间通常需要采取均流措施，其目的在于保证变换器间电气应力和热应力的均匀分配。因为并联运行的各个变换器特性并不一致，输出电压较高，或输出内阻较小的变换器会承担更多的电流，甚至过载；输出电压较低或内阻较大的变换器则运行于轻载状态，甚至是空载。因此，分担电流多的变换器相对于其它变换器承担着更大的电气应力和热应力，容易出故障及老化，从而降低了整个变换器的可靠性和效率。

目前，均流方法大致分为两大类：下垂法（droop method）和有源均流法（active current sharing method）。下垂法改变并联模块的输出内阻，只适用于小功率场合。有源均流法适用范围广，输出特性好，但是需要对每个变换器单元进行电流采样，控制系统设计较复杂，且均流母线容易受干扰。如果采用数字控制，每增加一个电流采样点就需要增加一个模数转换器（ADC），而且n个变换器单元的均流环设计比较复杂。总之，添加均流环降低了组合变换器可靠性，并增加了设计成本和加大了控制的复杂性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种交叉整流的输入并联输出并联组合变换器。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种交叉整流的输入并联输出并联组合变换器，其主电路包括整流输出交叉连接的两个桥式模块电路。每个桥式模块电路由桥式电路、一个高频隔离变压器、一个输出交叉的整流电路，和一个输出滤波电感构成。桥式电路与变压器原边相连，交叉的整流电路一端与变压器副边相连，另一端与输出滤波电感相连。两个桥式电路的输入端并联且两个输出滤波电感输出端并联。

进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述变压器的原边串联一个隔直电容，所述变压器原边单绕组且所述变压器副边单绕组，所述交叉整流电路为全桥整流电路。所述交叉流整流电路由两组LDD电路并联构成，每组LDD电路由两个二极管同向串联再与一个电感串联构成，两组LDD电路各自的两个二极管的连接点处引出来作为所述全桥交叉整流电路的两个输入端口，两组LDD电路并联连接点处引出来作为所述全桥交叉整流电路的两个输出端口。

进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述变压器的原边串联一个隔直电容，所述变压器原边单绕组且所述变压器副边两绕组，所述交叉整流电路为全波整流电路。

进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述变压器原边单绕组且所述变压器副边单绕组，所述交叉整流电路为全桥整流电路。所述全桥交叉整流电路由两组LDD电路并联构成，每组LDD电路由两个二极管同向串联再与一个电感串联构成，两组LDD电路各自的两个二极管的连接点处引出来作为所述全桥交叉整流电路的两个输入端口，两组LDD电路并联连接点处引出来作为所述全桥交叉整流电路的两个输出端口。

进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述变压器原边单绕组且所述变压器副边两绕组，所述交叉整流电路为全波整流电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：两个桥式变换器并联，能提高功率等级，减小开关器件的电流应力。同传统并联桥式电路相比，仅改变了变压器副边整流二极管的连接方式，附加器件少；利用两模块的交叉整流来抵消模块参数不一致造成的电感电流不均衡，同时利用半桥电路的桥臂电容或全桥电路的隔直电容来动态调节整流输出电压，强制两输出滤波电感均流。不需要对每个电路单元进行电流采样，不需要添加均流控制环，但仍能实现均流。该组合变换器实现自然均流，控制系统设计上可以采用传统方式，极大地简化了控制，从而提高了组合变换器的功率密度和可靠性，也降低了成本。

附图说明

图1为本发明组合变换器的第一种实施方式的电路原理图；

图2为本发明组合变换器的第二种实施方式的电路原理图；

图3为本发明组合变换器的第三种实施方式的电路原理图；

图4为本发明组合变换器的第四种实施方式的电路原理图；