[发明专利]适用于变电站电力直流操作电源系统的全桥直流变换器

说明书

本发明公开了一种适用于变电站电力直流操作电源系统的全桥直流变换器，原边侧包括由第一MOSFET、第二MOSFET、第一电容和第一变压器构成的半桥逆变单元，以及第一IGBT、第二IGBT、第二电容和第二变压器构成的另一半桥逆变单元，副边侧包括由第一至第四整流二极管和第一、第二滤波电感构成的倍流整流器，还包括输出滤波电容。该全桥直流变换器具有软开关范围宽、二极管电压应力低、输出电流纹波小等特点，电路结构简单、转换效率高，适用于电力直流操作电源系统。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种适用于变电站电力直流操作电源系统的全桥直流变换器。

背景技术

在电力系统中，为了给保护电路、控制电路、事故照明等各种直流设备供电，系统中必须包含高可靠、高效率的直流电源。因此，在变电站均设有独立的直流电源蓄电池和与之配套的充电装置，称为电力操作电源或直流电源系统。它的主要作用是，正常工作时为变电站内的设备提供直流能量，同时能够实现故障时不间断供电。

直流电源系统需要经过变换器进行电压等级转换，才能够满足设备的供电需求。随着近年兴起的软开关技术在直流变换器中的应用，进一步降低了直流变换器的损耗，功率密度、可靠性等性能也得到了一定的提升。尤其是移相全桥直流变换器，所有开关管均能够利用器件自身的寄生参数，实现软开关，在中大功率直流电源系统中受到广泛关注。然而，传统的移相全桥变换器在具体实际应用中，主要存在以下几个问题：(1)滞后桥臂开关管的软开关范围窄，轻载效率较低；（2）原边存在环流损耗，加剧了传导损耗；（3）副边整流电压存在振荡，二极管电压应力较大，不利于效率的进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于解决传统移相全桥变换器存在的问题，而提供一种适用于变电站电力直流操作电源系统的全桥直流变换器，具有软开关范围宽、无环流损耗、整流二极管电压应力低等特性，能够可靠、高效地为变电站电力直流操作电源系统实现电能变换。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种适用于变电站电力直流操作电源系统的全桥直流变换器，其特征在于：包括第一MOSFET、第二MOSFET、第一IGBT、第二IGBT、第一电容、第二电容、第三电容，第一变压器、第二变压器、第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、第一滤波电感和第二滤波电感；

所述第一MOSFET和第二MOSFET串联连接，所述第一IGBT和第二IGBT串联连接，所述第一MOSFET和第二MOSFET、第一IGBT和第二IGBT分别构成半桥基本单元，并与输入端的正极、负极并联连接；所述第一MOSFET和第二MOSFET串联的连接点与第一变压器原边绕组的一端相连，所述第一变压器原边绕组的另一端与第一电容的一端相连，所述第一电容的另一端与输入端的负极相连；所述第一IGBT和第二IGBT串联的连接点与第二变压器原边绕组的一端连接，所述第二变压器原边绕组的另一端与第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端与输入端的负极相连；

所述第一变压器的副边绕组两端分别与所述第三整流二极管、第四整流二极管的阴极以及第一滤波电感、第二滤波电感的一端连接；所述第二变压器的副边绕组两端分别与所述第一整流二极管、第二整流二极管的阴极以及第三整流二极管、第四整流二极管的阳极连接；所述第一滤波电感和第二滤波电感的另一端均与所述第三电容的一端连接，作为输出电压的正端，所述第三电容的另一端与第一整流二极管和第二整流二极管的阳极相连，作为输出电压的负端。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：该全桥直流变换器具有软开关范围宽、二极管电压应力低、输出电流纹波小等特点，其电路结构简单、转换效率高，适用于电力直流操作电源系统。

附图说明

图1是本发明的整体电路结构示意图；