[发明专利]一种低压侧并联自均流型双有源全桥变换器

说明书

本发明公开了一种低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，并联双有源全桥变换器的每相子模块由开关电路、串联电感、隔离变压器组成，将两相模块的串联电感并联，通过将各相模块的串联电感并联实现耦合，耦合后等效到各相模块的串联电感参数将相同，从而消除各相模块串联参数差异对系统均流性能的影响，从而自动实现各相模块的均流；每相模块的开关电路开关时序相同，不会影响到谐振变换器的工作原理和参数设计，且所提供的方案没有引入任何额外的电路器件；本发明可用于新能源发电、电动汽车、航空航天、不间断电源、直流配电系统、储能系统等大功率并联开关电源场合，具有方法合理、实现方便、通用性好、体积小、成本低等诸多优点。

技术领域

本发明涉及属于电力电子级联技术领域，尤其涉及一种低压侧并联自均流型双有源全桥变换器。

背景技术

近年来，电力电子系统中的变换器正朝着大功率、集成化、低成本、高功率密度以及高效率等方向发展。谐振变换器具备电气隔离、易于实现软开关控制、效率高等诸多优点，并能通过并联组合实现多重模块化方案，已发展成为新能源发电、电动汽车、航空航天、不间断电源、直流配电系统等场合的大功率并联开关电源的核心拓扑之一。

在低压大电流场合，通过将多相双有源桥式变换器并联可以有效提升系统功率容量，降低功率管应力，因此被广泛应用。然而，在实际电路中，各模块的串联电感和等参数无法保证完全一致，会导致各模块的电流的不均衡，从而引发部分模块电流应力过高等严重问题。为了解决上述问题，IEEE Transactions on Power Electronics期刊于2019年第66卷第9期论文《Dual-Active-Bridge Converter With Parallel-Connected Full Bridgesin Low-Voltage Side for ZVS by Using Auxiliary Coupling Inductor》提出了一种基于耦合电感的自均流型拓扑均流方法，但是耦合电感增加了系统的体积和成本，降低了功率密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，本发明提供一种低压侧并联自均流型双有源全桥变换器；通过将各相模块的串联电感同时并联，可以同时消除各相模块串联参数差异对系统均流性能的影响；该方法，具有结构合理、实现方便、通用性好，系统集成度高、成本低等诸多优点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，包括：

第1相双有源桥式变换器P₁，所述第1相双有源桥式变换器P₁包括第一开关电路S11、第1串联电感L1、第1隔离型变压器T1、第二开关电路S12以及变换器直流端口侧电容C11、C12；所述第1串联电感L1和第1隔离变压器T1的原边绕组N_p1串联；所述第一开关电路S11具有输入端口1-1和输出端口1-2，所述第二开关电路S12具有输入端口1-3和输出端口1-4；

第2相双有源桥式变换器P₂，所述第2相双有源桥式变换器P₂包括第一开关电路S21、第2串联电感L2、第2隔离型变压器T2、与第一相双有源桥式变换器公用的第二开关电路S22以及变换器直流端口侧电容C21、C22；所述第2串联电感L2和第2隔离变压器T2的原边绕组N_p2串联；所述第一开关电路S11具有输入端口2-1和输出端口2-2；

所述的第一串联电感L1与第二串联电感L2通过线l1实现并联连接。

优选的，通过将两相模块的第1串联电感L1和第2串联电感L2并联连接后，第1串联电感L1和第2串联电感L2实现了耦合，耦合后总的串联电感值为：