[发明专利]复合式谐振全桥零电流开关直流变换器及其控制方法

说明书

本发明提供了一种复合式谐振全桥零电流开关直流变换器，包括：直流电源、两个输入分压电容、第一至第四主开关管、第五和第六辅开关管、谐振电感、谐振电容、第一和第二续流二极管、主变压器、辅变压器、两个整流二极管、两个输出稳压电容；其中四个主开关管与谐振电感和主变压器原边组成基础全桥电路，而两个辅开关管与谐振电容和辅变压器原边组成辅助支路，且通过两个二极管续流；变换器输出侧的两个变压器副边同向串联后与两个二极管和两个稳压电容共同组成倍压整流电路。本发明能实现四个主开关管的零电流开通和关断，两个辅开关管只需承受一半的输入电压，且能实现零电压零电流开通和零电压关断，具有开关损耗小、效率高、控制简单等优点。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种复合式谐振全桥零电流开关直流变换器，适用于高压直流大功率场合。

背景技术

可再生能源技术在过去的几十年里快速发展，其中太阳能和风能是最受欢迎的可再生能源。随着不断增加的可再生能源的电力渗透，现有交流电网将面临分布式新能源接入、负荷和用电需求多样化、潮流均衡协调控制复杂化以及电能供应稳定性、高效性、经济性等方面的巨大挑战。而相对于传统的交流电网，通过新能源发电接入直流电网可以省却多个换流环节，能够显著节约投资运营成本和降低运行损耗。同时，直流电网本身具有线路成本低、输电损耗小、供电可靠性高等优势。而大功率DC/DC变换器是新能源发电接入直流电网或者进行直流输电的核心环节。虽然关于中高频隔离DC/DC变换器已经有了大量的研究，但仍然存在几个主要的问题阻碍了变换器功率水平的进一步增长，如较高的功率损失和较大的高压输出滤波电感等。现有技术中，实现传统全桥变换器的零电流软开关技术的辅助电路相对复杂，只能实现滞后桥臂的零电流同时还存在环流。

发明内容

为解决上述问题，同时考虑到高效率的大功率DC/DC变换器在不断壮大的新能源发电中的重要性，本发明公开了提出了一种控制简单且能实现基础全桥电路所有开关管的零电流开通和关断，显著降低开关损耗提升效率的复合式谐振全桥变换器。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

复合式谐振全桥零电流开关直流变换器，包括：直流电源、两个输入分压电容、第一至第四主开关管、第五和第六辅开关管、谐振电感、谐振电容、第一和第二续流二极管、主变压器、辅变压器、两个整流二极管、两个输出稳压电容；

其中，两个输入分压电容串联组成分压电路，且并联在直流电源正负输出端；

第一主开关管和第二主开关管同向串联组成的第一开关桥臂，第三主开关管和第四主开关管同向串联组成的第二开关桥臂，第一和第二开关桥臂均正向并联在直流电源正负输出端；

谐振电感和主变压器的原边绕组串联，该串联支路两端分别连于第一主开关管、第二主开关管之间的第一串联点和第三主开关管、第四主开关管之间的第二串联点，且主变压器原边绕组的同名端在靠近第一串联点的一侧；

第一续流二极管和第二续流二极管同向串联，且第一续流二极管的阴极和第二续流二极管的阳极分别与直流电源的正负输出端相连；

第五辅开关管的漏极连于第一续流二极管和第二续流二极管之间的第三串联点，第六开关管的漏极连于两个分压电容之间的第四串联点，第五和第六辅开关管的源极连于一起；

谐振电容和辅变压器的原边绕组串联，该串联支路两端分别连于所述第一串联点和第三串联点，且辅变压器的原边绕组的同名端在靠近所述第一串联点的一侧；

两个整流二极管和两个输出稳压电容组成倍压整流电路；

所述主变压器的副边绕组和辅变压器的副边绕组同向串联后作为所述倍压整流电路的输入，主变压器的副边绕组的同名端和辅变压器的副边绕组的异名端分别为该输入的正和负。