[发明专利]一种双变压器串并联式隔离型软开关直流变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双变压器串并联式隔离型软开关直流变换器及其控制方法，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

隔离型变换器适用于输入输出要求电气隔离的应用场合，在新能源发电、工业、民用、航空航天等各个领域具有广泛的应用。

传统的隔离型直流变换器，例如正激变换器、反激变换器、推挽变换器、半桥变换器、全桥变换器等虽然能够实现电气隔离的功率变换，但普遍存在以下问题：开关器件的电压应力高，特别是变换器副边整流二极管的电压应力远高于输出电压；变压器漏感引起的开关器件的电压尖峰和震荡，进一步加剧了开关器件的应力、降低了可靠性和效率。此外，传统的直流变换器通常不能实现开关管的软开关，限制了变换器的效率。虽然全桥变换器通过采用移相控制可以在特定负载和输入输出电压条件下实现软开关，但是其代价是增加了变换器的导通损耗，特别是漏感引起的环流损耗，当输入电压降低时，环流损耗将急剧增加，此外，移相全桥变换器在轻载时也无法实现软开关。

传统隔离变换器中，其输入侧开关器件最低电压应力通常为输入电压，这限制了其在更高电压场合的应用。通过多个变换器的串并联组合连接，可以解决高压输入、大电流输出等应用场合的器件电压、电流应力过大问题，但是其各个变换器本身是独立的，为了保证整个系统的正常工作，需要加入均压均流等控制环节，增加了控制系统的复杂性、降低了可靠性。另一方面，变换器模块的串并联组合并没有减少每个模块中所用开关器件的数量，这也会导致系统所用器件数量多、体积重量大等问题。

发明内容

发明目的：

本发明针对现有技术的不足，提供一种双变压器串并联式隔离型软开关直流变换器及其控制方法。

技术方案：

本发明采用以下技术方案：

所述双变压器串并联式隔离型软开关直流变换器由输入源(U_in)、第一输入分压电容(C_in1)、第二输入分压电容(C_in2)、第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第三开关管(S₃)、第四开关管(S₄)、第五开关管(S₅)、第六开关管(S₆)、滤波电感(L_f)、隔直电容(C_b)、第一变压器(T₁)、第二变压器(T₂)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)、第三二极管(D₃)、第四二极管(D₄)、输出滤波电容(C_o)和负载(R_o)构成，其中第一变压器(T₁)包括第一原边绕组(N_P1)和第一副边绕组(N_S1)，第二变压器(T₂)包括第二原边绕组(N_P2)和第二副边绕组(N_S2)；所述输入源(U_in)的正极连于第一输入分压电容(C_in1)的一端和第一开关管(S₁)的漏极，第一开关管(S₁)的源极连于第二开关管(S₂)的漏极和滤波电感(L_f)的一端，滤波电感(L_f)的另一端连于第一变压器(T₁)第一原边绕组(N_P1)的同名端，第一变压器(T₁)第一原边绕组(N_P1)的非同名端连于第二变压器(T₂)第二原边绕组(N_P2)的同名端，第二变压器(T₂)第二原边绕组(N_P2)的非同名端连于隔直电容(C_b)的一端，隔直电容(C_b)的另一端连于第三开关管(S₃)的源极和第四开关管(S₄)的漏极，第四开关管(S₄)的源极连于第二输入分压电容(C_in2)的一端和输入源(U_in)的负极，第二输入分压电容(C_in2)的另一端连于第一输入分压电容(C_in1)的另一端、第二开关管(S₂)的源极和第三开关管(S₃)的漏极；所述第一变压器(T₁)第一副边绕组(N_S1)的同名端连于第五开关管(S₅)的漏极和第六开关管(S₆)的源极，第六开关管(S₆)的漏极连于第一二极管(D₁)的阴极、第三二极管(D₃)的阴极、输出滤波电容(C_o)的一端和负载(R_o)的一端，负载(R_o)的另一端连于输出滤波电容(C_o)的另一端、第二二极管(D₂)的阳极、第四二极管(D₄)的阳极和第五开关管(S₅)的源极，第二二极管(D₂)的阴极连于第一二极管(D₁)的阳极、第一变压器(T₁)第一副边绕组(N_S1)的非同名端和第二变压器(T₂)第二副边绕组(N_S2)的非同名端，第二变压器(T₂)第二副边绕组(N_S2)的同名端连于第三二极管(D₃)的阳极和第四二极管(D₄)的阴极。