[发明专利]一种新型模块化谐振式直流变换拓扑

说明书

本发明公开了一种新型模块化谐振式直流变换拓扑，包括电源、整流电路和输出电路、N‑1个飞跨电容以及N个输入电容、谐振式DC‑DC电路和变压器；变压器原边通过谐振式DC‑DC电路与输入电容连接；电容串联后接入电源；飞跨电容串联在相邻两个谐振式DC‑DC电路间；变压器副边串联连接后通过整流电路与输出电路连接。本发明提供的新型模块化谐振式直流变换拓扑，实现直流功率变换，采用高频变压器使得输入与输出间电气隔离，适用范围广；模块化串联的结构对变换器定制，减小了开关管电压电流应力，降低变换器成本并提高效率；加入飞跨电容实现自主均压，并通过副边变压器串联连接实现自主均流，解决了模块间电压和电流均衡控制的问题。

技术领域

本发明涉及电力电子直流功率变换技术领域，尤其是涉及一种新型模块化谐振式直流变换拓扑。

背景技术

谐振式直流变换器作为目前最流行的高频隔离型直流变换器，具有软开关、功率密度高和效率高等优势，进而广泛应用在电动汽车充电器、可再生能源发电以及通讯系统供电等领域中。

由于受到半导体功率器件的工艺限制，功率半导体器件的电压和电流承受能力有限，现阶段单个直流变换模块难以直接满足高压大电流的应用需求，因此通常采用模块化组合拓扑以减小模块电源中功率器件的电压和电流应力，来满足高压大电流的应用需求，但现阶段大部分模块化组合的直流变换拓扑中的控制策略较为单一，且对运行过程中的模块间的电压、电流的均衡机制及控制方法缺乏进一步的研究。

因此，一种能够实现自主均压和均流功能的新型模块化谐振式直流变换拓扑亟待研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种新型模块化谐振式直流变换拓扑，该拓扑可以实现自主均压均流，解决了现有技术中模块化组合的直流变换拓扑中的控制策略单一，且无法保证模块间的电压、电流的均衡的问题。

本发明提供了一种新型模块化谐振式直流变换拓扑，包括电源、输入电容、飞跨电容、谐振式DC-DC电路、变压器、整流电路和输出电路；

所述输入电容、所述谐振式DC-DC电路和所述变压器的数量均为N个，所述飞跨电容的数量为N-1个，其中，N为大于1的正整数；

每一所述变压器的原边分别通过所述谐振式DC-DC电路与所述输入电容电连接；

N个所述输入电容串联连接后接入所述电源的正负极；

所述飞跨电容串联连接在相邻的两个所述谐振式DC-DC电路之间；

N个所述变压器的副边串联连接后，通过所述整流电路与所述输出电路的输入端电连接。

可选的，所述谐振式DC-DC电路包括开关电路和LLC谐振电路，所述开关电路包括串联连接的第一开关管和第二开关管，所述LLC谐振电路的输入端与所述第一开关管的源极电连接，所述LLC谐振电路的输出端与所述第二开关管的源极电连接，每一所述飞跨电容的两端分别与相邻的两个所述谐振式DC-DC电路中所述第一开关管的源极电连接。

可选的，所述LLC谐振电路包括依次串联连接的谐振电感、谐振电容和励磁电感，其中，所述谐振电感的输入端与所述第一开关管的源极电连接，所述励磁电感的输出端与所述第二开关管的源极电连接，所述励磁电感与所述变压器的原边并联连接。

可选的，所述整流电路为全波整流电路或全桥整流电路。

可选的，所述全桥整流电路包括并联连接的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联连接的第一二极管和第二二极管，所述第二支路包括串联连接的第三二极管和第四二极管，N个所述变压器的副边串联连接后的第一端与所述第一二极管的阳极电连接，N个所述变压器的副边串联连接后的第二端与所述第四二极管的阴极电连接。

可选的，当每一所述开关电路中的所述第一开关管被配置为连通状态时，所述第一二极管和所述第四二极管同时处于导通状态；