[发明专利]一种双输入全隔离集成变流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实现DC-AC-DC能源变换的集成双输入变流器，尤其涉及一种电流源型全桥变换器与串联谐振变换器集成的双输入的三端口DC/DC变换器。该变换器利用电流型全桥变换器实现输入直流电流源的高频方波逆变，采用串联谐振变换器实现输入电压源的高频正弦电流变换，利用多绕组的变压器实现输入侧高频方波电流和正弦电流的耦合隔离传输的双输入三端口DC/DC变换器。

背景技术

随着新能源产品的不断普及，涌现了大量的适用于清洁能源供电的拓扑结构，其中多端口变换器因其自身独具的特性而倍受青睐，由于不同的能源形式、能量存储设备及负载有不同的电压等级和伏安特性，因此这些设备不能直接连接在一起。多端口变换器用一个集中功率处理单元来连接输入源、存储设备和负载，使得控制更便捷，降低了成本，并且可以从各个新能源获得最大的能量。

现存的多端口变换器的拓扑可分为非隔离型电路、半隔离型电路和全隔离型电路三大类,而组成多端口变换器的基本单元有电压型和电流型两大类。人们对于多端口变换器的研究大多集中于由电压型基本单元组成的拓扑，但由于电压型基本单元组成多端口变换器时，常由于变压器绕组的电压箝位作用而造成两个端口向负载传输能量的过程相互影响。一个端口的电压变化，一般会影响到另一个端口的正常工作。而对于电流型输入变换器而言，由于采用的拓扑为电流单向流动结构，无法实现功率的双向传输。

利用新能源供电，构成新型电网结构，已经成为一种趋势。而新能源普遍存在功率密度不均匀和电压幅值变化范围大等缺点，如果采用电压型多端口变换器作为电力变换的拓扑，势必需要引入更为复杂的控制方式，来弥补电压幅值变化引起的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有技术中的不足，提出一种双输入DC/DC变换器拓扑：一种双输入全隔离集成变流器，它采用电流型全桥变换器实现输入直流电流源的高频方波逆变，同时在采用的移相PWM控制方式下实现开关管的软开关；采用串联谐振变换器实现输入直流电压源的高频正弦电流变换，利用多绕组的变压器实现输入侧高频方波电流和正弦电流的耦合隔离传输，两个输入端口之间不受变压器电压箝位的影响，变压器绕组原边的电压均为输出的电压的折算。并且引入的谐振电感和谐振电容与开关频率同频的串联谐振过程，不仅实现输入电源向谐振电流源的转换，并且在谐振电流的过零点实现了所有功率管的开关切换，降低了电路损耗。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双输入全隔离集成变流器，是由第一个前级电流型全桥变换电路，第二个前级输入端口的串联谐振全桥变换电路，高频隔离变压器和后级整流电路组成；

第一个前级电流型全桥变换电路采用带有体内反并联二极管的功率开关管V₁₁、V₁₂、V₁₃、V₁₄和各自串联的功率二极管D₁、D₂、D₃、D₄组成具有反向电压阻断能力的电流源型全桥逆变电路，直流输入电源V_DC1的正极连接输入电感L₁的一端，输入电感L₁的另一端连接功率二极管D₁和D₂的阳极，功率二极管D₁的阴极连接功率开关管V₁₁的漏极，功率二极管D₂的阴极连接功率开关管V₁₂的漏极，功率开关管V₁₁的源极连接功率二极管D₃的阳极，功率开关管V₁₂的源极连接功率二极管D₄的阳极，功率二极管D₃的阴极连接功率开关管V₁₃的漏极，功率二极管D₄的阴极连接功率开关管V₁₄的漏极，功率开关管V₁₃和V₁₄的源极连接直流输入电源V_DC1的负极；该电流型全桥逆变电路可以实现对输入电流的方波逆变的同时，在采用的控制方式下实现所有开关管的软开关；