[发明专利]一种适用于中点钳位直流母线的串联双反激准谐振变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量控制领域，尤其是一种适用于中点钳位直流母线的串联双反激准谐振变换器。

背景技术

随着国民经济和科学技术的蓬勃发展，冶金、化学等现代化大型工业和电气化铁路的发展，电力系统中的非线性负荷产生大量谐波和无功功率，使得电网波形畸变和负荷增加日趋严重。电能质量的下降严重地影响了供用电设备的安全、经济运行，降低了人民的生活质量。

有源电力滤波器（APF）和无功功率补偿器（SVG）是降低电网谐波和补偿无功功率的重要电能质量装置。通常在这些装置中，直流母线电压高达900V，需要采用两个铝电解电容串联实现稳压。为保证两个电容的均压，一般采用并联电阻或者闭环控制的方法对直流母线的中点电压进行钳位。

电能质量装置的内部控制电路需要多种电压供电，这通常由变换器从直流母线获得。由于直流母线高达900V，如果采用现有的拓扑结构，如单端反激变换器、单端正激变换器、双管反激变换器、双管正激变换器、全桥变换器等，需要使用1200V及以上的功率器件。然而超过1000V的高压器件性能较900V以下的功率器件性能差很多，采用这些器件设计会降低变换器的效率，产生更多的热量，需要更大面积的散热器，增加变换器的体积和重量，并降低变换器的可靠性。而且这些高压器件往往价格昂贵，大幅增加了变换器的设计成本。

采用准谐振技术可以减少功率器件的开关损耗，一般采用专用的集成芯片来实现准谐振变换，然而现有的准谐振芯片都只有700V以下的耐压，不适用于900V的高压直流母线。

发明内容

本发明提供一种适用于中点钳位直流母线的串联双反激准谐振变换器，可以将变换器的开关管电压应力降低，以便可以选择性能和价格更好的低压功率器件，从而提高变换器的效率和可靠性，降低变换器的设计成本。同时本发明提供的一种适用于中点钳位直流母线的串联双反激准谐振变换器，可以直接采用具有准谐振控制功能的集成芯片来实现准谐振变换，从而进一步提高变换器的效率，降低变换器的体积和重量。

一种适用于中点钳位直流母线的串联双反激准谐振变换器，包括主功率电路、逻辑控制电路10、驱动电路20和检测电路30，其中：主功率电路包括原边电路、高频变压器T₁和副边电路，原边电路包括中点钳位的直流母线、第一输入电容C_i1和第二输入电容C_i2以及第一功率开关管Q₁和第二功率开关管Q₂，高频变压器T₁由原边绕组N_p1和N_p2、副边绕组N_s以及辅助绕组N_a构成，副边电路由输出二极管D_o和输出电容C_o构成；直流母线的正端与第一输入电容C_i1的一端电气连接，同时连接高频变压器T₁的原边绕组N_p1的一端，第一输入电容C_i1的另一端与第二输入电容C_i2的一端串联连接，同时与直流母线的中点端电气连接，第二输入电容C_i2的另一端连接直流母线的负端，高频变压器T₁的原边绕组N_p1的另一端连接第一功率开关管Q₁的一端，第一功率开关管Q₁的另一端与高频变压器T₁的原边绕组N_p2的一端电气连接，同时连接到直流母线的中点端，高频变压器T₁的原边绕组N_p2的另一端与第二功率开关管Q₂的一端电气连接，第二功率开关管Q₂的另一端连接直流母线的负端，高频变压器T₁的副边绕组N_s的一端与输出二极管D_o的一端电气连接，输出二极管D_o的另一端连接与输出电容C_o和负载的一端电气连接，输出电容C_o和负载的另一端并联连接，同时与高频变压器T₁的副边绕组N_s的另一端电气连接。