[发明专利]一种输入并联输出并联的半桥变换器及其均流控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备及控制领域，尤其涉及一种输入并联输出并联的半桥变换器、均流 控制系统及方法。

背景技术

单个变换器电源供电设计中要面对输入输出电流脉动大，功率器件的电压应力高，损耗 大，变换器电磁干扰及价格昂贵等问题。输入端并联输出端并联变换器适用于要求大电流低 电压、安全可靠等电源系统。然而现在常用的双管正激变换器和全桥变换器进行输入并联输 出并联组合，这两种拓扑结构中需要较多的开关管，且需要添加多对输入均压电容桥臂；由 于各个模块器件参数存在差异，其结果必然导致各个模块承受的功率不均衡，控制过程复杂、 成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对大电流低电压、安全可靠等电源系统的需求，提出一 种输入并联输出并联的半桥变换器，有效降低功率器件的电流应力，提高电源系统的可靠性， 同时，提出均流控制方法，实现各个模块承受的功率均衡。

一种输入并联输出并联的半桥变换器，包括供电电源1、电容桥臂2、开关管桥臂3、变 压器模块4、整流二极管模块5、滤波电感模块6、滤波电容模块7及负载8；

所述供电电源1、电容桥臂2、开关管桥臂3、变压器模块4、整流二极管模块5、滤波电 感模块6、滤波电容模块7及负载8依次相连；

所述电容桥臂包括两个串联的电容，第一电容C₁和第二电容C₂，电容桥臂并联于供电电 源1的两端；

所述开关管桥臂包括三组并联在电容桥臂两端的开关管单元，分别为第一开关管单元、 第二开关管单元及第三开关管单元，每组开关管单元包括两个串联的开关管；

所述变压器模块包括三个变压器，每个变压器的一个输入端与一个开关管单元中两个串 联的开关管的串联点相连，变压器的另一个输入端与电容桥臂中两个串联的电容的串联点相 连；

所述滤波电感模块包括三个滤波电感；

所述整流二极管模块包括三组整流二极管单元，每组整流二极管单元包括两个整流二极 管，两个二极管的正极分别与一个变压器的两个输出端相连，两个二极管的负极均与一个滤 波电感相连；

所述滤波电容模块包括串联的滤波电容C_f和滤波电阻R_c，所述滤波电容模块的两端并联 于所述变压器模块中每个变压器的副边中点和所述滤波电感之间；

所述负载并联于所述滤波电容模块的两端。

一个开关管单元、一个变压器、一个整流二极管单元及一个滤波电感形成半桥变换器的 一个基本单元，三个基本单元的输入端和输出端均采用并联连接。

所述开关管为MOS管。

一种输入并联输出并联的半桥变换器的均流控制系统，包括电压控制环9、电流控制环 10、PWM信号发生器11以及驱动电路12；

所述电压控制环、电流控制环、PWM信号发生器以及驱动电路依次相连；

所述电流控制环包括三个子电流控制环，所述PWM信号发生器包括三个子PWM信号发生 器，所述驱动电路包括三个子驱动电路；

所述电压控制环的输出端与三个子电流控制环的参考电压输入端相连；

每个子电流控制环的输出端依次与一个子PWM信号发生器和一个子驱动电路相连；

所述子驱动电路驱动上述的一种输入并联输出并联的半桥变换器中的开关管桥臂中的一 个开关管单元；

所述电压控制环的输入端与上述的一种输入并联输出并联的半桥变换器中的负载上的电 压输出端相连。

一种输入并联输出并联的半桥变换器的均流控制方法，利用上述的均流控制系统，对输 入并联输出并联半桥变换器进行均流控制，具体过程如下：

利用输入并联输出并联半桥变换器输出到负载上的电压作为电压控制环的输入信号，电 压控制环以设定的参考电压为基准，将输入信号放大后输出的信号作为三个子电流控制环的 运算放大器的正输入端参考信号，各滤波电感输出的电流依次经滤波器及电阻分别输入到三 个子电流控制环中运算放大器的负输入端；

每个子电流控制环与一个子PWM信号发生器相连，每个子电流控制环输出的信号作为子 PWM信号发生器的一个输入信号，子PWM信号发生器的另一个输入信号为三角波信号；

每个子PWM信号发生器的输出信号作为一个子驱动电路的输入信号，每个子驱动电路驱 动一个开关管单元。