[发明专利]一种并串联组合隔离变换器变压器变比的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器变比的设计方法，尤其是一种并串联组合隔离变换器变压器变比的设计方法。

背景技术

近年来，随着化石能源和环境污染的日益加剧，可再生能源的发展和应用受到世界各国的广泛关注。在分布式发电系统中，由于太阳能和燃料电池等可再生能源的输出为直流电且变化范围宽，如20-70V，因此需要适合低压宽输入的直直变换器作为并网逆变器的前级，前级输出通常为380V。为了实现电气隔离和高增益，适合低压宽输入的直直变换器通常包含隔离变压器。并串联组合隔离变换器是适合低压宽输入的隔离变换器的一种常用电路拓扑结构。传统并串联组合隔离变换器的变压器变比都相等，从而会导致整流二极管的电压应力仍然较高，无法得到优化设计。因此研究并串联组合隔离变换器的变压器变比的设计方法来减小整流二极管的电压应力，有着重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有并串联组合隔离变换器变压器变比设计的缺点，提出一种并串联组合隔离变换器的变压器变比的设计方法，从而减小整流二极管的电压应力。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明的一种并串联组合隔离变换器变压器变比的设计方法，所述并串联组合隔离变换器包含输入电源U_in，隔离变换电路1、隔离变换电路2和LC滤波电路，所述隔离变换电路1和隔离变换电路2采用输入端并联和输出端串联的连接方式；所述隔离变换电路1和隔离变换电路2均由开关电路、变压器和整流电路构成；所述变压器变比为副边匝数与原边匝数之比；

通过设置隔离变换电路1中变压器T₁的变比n₁和隔离变换电路2中变压器T₂的变比n₂，用于减小整流电路中二极管的电压应力和减小LC滤波电路中滤波电感的体积和重量；包括下述步骤：

1)确定隔离变换电路1中变压器T₁的变比n₁和隔离变换电路2中变压器T₂的变比n₂之和n；

2)确定隔离变换电路2中变压器T₂的变比n₂，保证隔离变换电路2中整流电路二极管电压应力U_D2小于二极管电压应力最大限制U_Dmax；

3)确定隔离变换电路1中变压器T₁的变比n₁；

4)验证隔离变换电路1中整流电路二极管电压应力U_D1是否小于二极管电压应力最大限制U_Dmax；隔离变换电路1中整流电路二极管电压应力U_D1与隔离变换电路2中整流电路二极管电压应力U_D2之差的绝对值小于设定的最大误差值ΔU。

其中，所述步骤1)中，根据最小输入电压U_in(min)和并串联组合隔离变换器的输入输出电压关系确定隔离变换电路1中变压器T₁的变比n₁和隔离变换电路2中变压器T₂的变比n₂之和n，即n₁+n₂＝n。所述并串联组合隔离变换器的输入输出电压关系由隔离变换电路1和隔离变换电路2所选的开关电路和整流电路的拓扑结构确定。所述变比n的取值为0.5的整数倍且大于计算结果。

其中，所述步骤2)中，根据最大输入电压U_in(max)和二极管电压应力最大限制U_Dmax确定隔离变换电路2中变压器T₂的变比n₂。所述最大输入电压U_in(max)不小于最小输入电压U_in(min)的3倍。所述变比n₂的取值为0.5的整数倍且小于计算结果。

其中，所述步骤3)中，隔离变换电路1中变压器T₁的变比n₁为n-n₂。