[发明专利]一种拓扑组合型多谐振元件谐振软开关直流变换器

说明书

本发明创造提供一种拓扑组合型多谐振元件谐振软开关直流变换器，包括依次连接的桥式逆变电路、拓扑组合型多元件谐振电路和二极管整流电路，本变换器由桥式逆变电路输入，经拓扑组合型多元件谐振电路作用后从二极管整流电路输出；所述桥式逆变电路为半桥式逆变电路；本拓扑组合型多元件谐振电路中包含两个变压器，可以有效拓宽变换器的功率传输能力；本拓扑组合型多元件谐振电路可以根据辅助开关的切换实现输出并联型CLTCL谐振电路与CLCL谐振电路的切换；通过合理参数设计实现逆变侧开关管的零电压开通和整流侧二极管的零电流关断，同时可以保证电路具有宽工作范围与高效率。

技术领域

本发明创造涉及直流变换器领域，尤其涉及一种拓扑组合型多谐振元件谐振软开关直流变换器。

背景技术

小型风力发电在可再生能源发电系统中具有举足轻重的地位。它凭借其易于安装、功率等级灵活多变、易于维护的性能具有广泛的应用领域。小型风力发电可分为离网型与并网型，其中并网型小型风力发电系统被广泛研究与应用。研究表明并网型小型发电系统在进行能量转换时，易受外界低风速干扰，输出波动较大，输出电压不足于并网。为解决上述问题，研究人员指出小型风力发电系统在低风速运行时，需提高电压增益，使输出电压满足最低并网电压要求。

研究文献指出提高电压增益一般采用DC-DC谐振变换器。DC-DC谐振变换器相较于普通的升压变换器具有效率高、电气隔离的优点。在DC-DC谐振变换器中，LLC谐振变换器具有较好的性能。有文献指出在LLC谐振变换器的基础上通过适当的参数设计可以实现高效转换，并对LLC谐振变换器的工作模态进行详细的分析和研究。讨论了优化的参数设计方法，实现了LLC谐振变换器的高效率。但是，研究表明LLC谐振变换器拓扑结构实现高效率的同时电压增益会受到抑制。为解决上述问题，研究人员提出了双变压器结构LLC谐振变换器，增加辅助变压器，将辅助变压器的输出电压叠加在LLC的输出电压上，在保证效率的同时实现高电压增益。但是，改进后的电路拓扑在偏离额定点运行时，阻抗角快速上升，环流增加，变换效率迅速下降。因此，根据上述研究讨论，可知适用于小型风力发电的谐振变换器必须具有宽的工作范围、高效率的特点。

因此，为获得宽工作范围，高效率的特点，研发一种拓扑组合型多谐振元件谐振软开关直流变换器是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明创造要解决以上技术问题，提供一种宽工作范围、高效率的拓扑组合型多谐振元件谐振软开关直流变换器。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：

一种拓扑组合型多谐振元件谐振软开关直流变换器，包括依次连接的桥式逆变电路、拓扑组合型多元件谐振电路和二极管整流电路，本变换器由桥式逆变电路输入，经拓扑组合型多元件谐振电路作用后从二极管整流电路输出；所述桥式逆变电路为半桥式逆变电路；

在所述拓扑组合型多元件谐振电路中，电容C1的一端与桥式逆变电路中开关管S1与开关管S2桥臂的中点连接，电容C1的另一端与电感L1的一端连接；电感L1的另一端与变压器T1的原边连接，变压器T1原边的另一端分两路，一路与电容C2的一端连接，另一路与电感L2的一端连接；变压器T1副边一端经过开关管Sa后分两路，一路与变压器T2的副边一端连接，另一路与二极管整流桥中二极管D1和二极管D3的桥臂中点连接，变压器T1副边另一端分两路，一路与变压器T2副边的另一端连接，另一路与二极管整流桥中二极管D2和二极管D4的桥臂中点连接；变压器T2原边的一端与电感L2的另一端连接，变压器T2原边的另一端与电容C2的另一端连接。

进一步的，本拓扑组合型多谐振元件谐振软开关直流变换器根据开关管Sa的通断可以实现输出并联型CLTCL谐振电路与CLCL谐振电路的切换；当开关管Sa开通，输出并联型CLTCL谐振电路工作；当开关管Sa断开，CLCL谐振电路工作。