[发明专利]适应变压器高寄生参数的恒流谐振型直流变换电路及方法

说明书

本发明公开一种适应变压器高寄生参数的恒流谐振型直流变换电路及方法，其包含逆变电路、谐振电路、补偿电路和整流电路；逆变电路使与逆变电路连接的原电源输入电流信号逆变为交流信号；谐振电路接收逆变电路提供的交流信号；补偿电路设有变压器模型电路、用于补偿变压器模型电路消耗的感性无功的第一补偿电容和用于补偿变压器模型电路的电流精度的第二补偿电容；整流电路将补偿电路输出的交流信号转换成直流信号；直流信号是不随负载电阻的变化而改变；本发明的电路输出电流不随负载的变化而变化，在补偿电容的作用下，补偿了变压器带来的感性分量，减小了系统的无功，增加了电路运行的效率，改善了输出电流精度差的问题。

技术领域

本发明涉及恒流谐振型直流变换系统设计领域，特别涉及一种适应变压器高寄生参数的恒流谐振型直流变换电路及方法。

背景技术

随着蓄电池组应用于各种大功率运输系统中，包括汽车、船舶、航空航天等领域，随着功率、电压等级的不断提升，蓄电池组的充电电压越来越高，传统的电压源型拓扑应用于高压蓄电池组充电往往遇到以下几种困境：

(1)高压蓄电池组充电电压很高，应用电压源型拓扑需要较大增益，单级变换难度很大，两级变换效率较低。

(2)蓄电池充电时大部分时间处于恒流充电状态，将电压源型拓扑应用于恒流工作状态，难以工作于最佳工作点，工作效率较低。

应用恒电流型拓扑则解决了该问题。采用恒流拓扑为高压蓄电池组充电，设计合适的充电电流即可，无需考虑电压增益问题，单级变换即可适应应用需求。而且电流源型变换器恒流输出时，可以设计在最佳工作点，保证了工作效率。因此恒电流型拓扑应用于高压蓄电池组充电场合具有重要意义。

但是现有技术中的LCL型恒流谐振拓扑设计的过程将变压器等效为理想模型，如图1所示，在现有技术中的LCL恒流谐振电路中，在输入电压U_dc和输出电压V₀中设有逆变电路、LCL导抗变换网络和理想变压器模型。在实际电路中变压器具有漏感和励磁电感为主的寄生参数，因此影响电路输出电流精度，而且由于变压器漏感带来的感性分量，电路无功较大，影响了电路效率。本发明是针对现有技术的LCL型谐振电路的基础新型的适用于变压器高寄生参数的恒流谐振型直流变换拓扑设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种适应变压器高寄生参数的恒流谐振型直流变换电路及方法，其是一种基于补偿电容原理的恒流谐振变换系统改进电路，可提高电流输出精度和提高系统效率，使得恒流谐振变换技术更好地应用于高寄生参数的变压器。

为达到上述目的，本发明的一种适应变压器高寄生参数的恒流谐振型直流变换电路，其包含：

逆变电路，其包含若干个逆变模块，使与所述逆变电路连接的原电源输入电压信号逆变为交流电压信号；

谐振电路，其与逆变电路连接，接收所述逆变电路提供的交流电压信号；所述谐振电路设有谐振电感和谐振电容，使交流电压信号转换为交流电流信号；

补偿电路，其与所述谐振电路连接；所述补偿电路设有变压器、用于补偿变压器消耗的感性无功的第一补偿电容和用于补偿变压器的电流精度的第二补偿电容；所述第一补偿电容设置在变压器的原边一侧，所述第二补偿电容设置在变压器的副边一侧；

整流电路，其与补偿电路连接，将所述补偿电路输出的交流电流信号转换成直流电流信号，并输出至负载电阻。

优选地，所述谐振电容与所述谐振电感串联；

所述谐振电容的计算公式为：

其中，L_p为谐振电感；C_p为谐振电容；ω_o为谐振频率。