[发明专利]一种串并联型超高频直流变换装置

说明书

本发明公开了一种串并联型超高频直流变换装置，包括串并联型超高频直流变换器和同相驱动器，串并联型超高频直流变换器配置有两个全控开关，同相驱动器用于采集直流输出电压，并产生两路同相的驱动信号来控制两个全控开关同步通断；同相驱动器的第一端作为输出端用于产生驱动控制信号，与串并联型超高频直流变换器的第一端相连，表示同相驱动器的控制信号用于控制串并联型超高频直流变换器正常工作，同相驱动器的第二端作为输入端用于采集直流输出电压，与串并联型超高频直流变换器的第二端相连，表示同相驱动器采集串并联型超高频直流变换器的直流输出电压。本发明具有结构简单可靠、有较强的升压能力和更宽的功率范围等优点。

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换的技术领域，尤其是指一种串并联型超高频直流变换装置。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，功率变换器也正朝着高功率密度、小型化和快速动态响应等性能不断发展。由于传统功率变换器的开关频率处于兆赫兹之下，其通常需要采用大容量的无源器件进行储能，从而导致了较低功率密度和动态响应速度。提升开关频率虽然可以有效解决这些问题，但同时也会产生更多开关损耗，特别是只能采用硬开关驱动方式的传统功率变换器，已经不再适合高频化。

在上述背景下，基于软开关技术的超高频(Very High Frequency，VHF)直流变换器在近年来广受研究学者的关注。随着开关频率提升到30MHz～300MHz，其无源器件可以缩小成为小容量的贴片封装，从而有效提高功率密度和系统响应速度。同时，它还可以采用陶瓷电容或云母电容等类型来代替电解电容，这样也大大提高变换器的使用寿命。传统超高频直流变换器包括直流电源、逆变单元、匹配单元(可选的)和整流单元。逆变单元负责将直流电源转换成交流输出，匹配单元负责调整逆变单元输出侧的等效负载，而整流单元负责将交流输出转换成稳定的直流输出。

其中，超高频直流变换器的逆变单元起着十分重要的作用，往往决定着变换器的性能。目前，逆变单元主要包括有：Class E型、ClassΦ2型、半桥型、交错并联型和推挽型等。对于采用单开关单电感的Class E型、ClassΦ2型逆变单元，其仅适用于低功率场合，因为增大功率会使得电感和开关需要承受较大的电流应力，从而导致较多的损耗并且不利于开关器件的选择。而对于采用双开关双电感的半桥型、交错并联型和推挽型逆变单元，虽然它们的电感和开关可以共同分担电流应力，使得可以它们的功率范围得到拓宽，然而，它们两个交替运行的开关也增大驱动控制难度。因为，其驱动方法通常是由振荡器产生一对相位差为180°的高频控制信号，但由于两路信号的不对称驱动结构较难保证信号反相，从而也影响到变换器的性能。以上这些问题无疑会限制了超高频直流变换器的应用，特别是在大功率场合下的应用需求越来越多。

有鉴于此，要设计出适用于大功率的高性能、高功率密度和驱动结构简单的超高频直流变换器是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构简单可靠、有较强的升压能力和更宽的功率范围的串并联型超高频直流变换装置，以解决现阶段超高频直流变换器在大功率应用场合下性能差，结构复杂、驱动设计难度大的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种串并联型超高频直流变换装置，包括串并联型超高频直流变换器和同相驱动器，其中，所述串并联型超高频直流变换器用于将恒定的直流输入电压转换为另一恒定的直流输出电压，配置有两个全控开关，分别为第一全控开关和第二全控开关，所述同相驱动器用于采集直流输出电压，并产生两路同相的驱动信号来控制上述两个全控开关同步通断；所述同相驱动器的第一端作为输出端用于产生驱动控制信号，与串并联型超高频直流变换器的第一端相连，表示同相驱动器的控制信号用于控制串并联型超高频直流变换器正常工作，所述同相驱动器的第二端作为输入端用于采集直流输出电压，与串并联型超高频直流变换器的第二端相连，表示同相驱动器采集串并联型超高频直流变换器的直流输出电压。