CN101478238A - 一种三电平并联谐振dc-dc变流器 - Google Patents

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陈威
张伟
吕征宇
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Abstract

本发明公开的三电平并联谐振dc－dc变流器包括分压电容、由四个开关管串联组成的逆变器、并联谐振网络、隔离整流网络、滤波网络。该变流器省去了传统的筘位二极管和飞跨电容，节省了成本；此外，该变流器引入并联谐振网络，实现原边开关管零电压开通及副边二极管零电流关断，有效地降低了开关损耗；同时每个开关管的电压应力为输入电源电压的二分之一。该变流器对于高输入电压场合下的高频高密度电源的设计非常有利。

Description

一种三电平并联谐振dc-dc变流器
技术领域
本发明涉及一种直流-直流变流器，尤其是三电平并联谐振直流-直流变流器。
背景技术
高电压场合的dc-dc变流器效率及其功率密度的提高是目前电源行业非常关键的问题。为了能够在高电压场合下获得好的性能，三电平变流器应运而生。同时为了能够获得更好的软开关效果，并联谐振的技术也被学者所提出并广泛应用以减小开关损耗。
但是通常情况下的三电平变流器都包含有箝位二极管或者飞跨电容，或者是两者兼有，在成本上加大了变流器设计的难度。其次，传统的零电流或者零电压三电平变流器控制比较复杂，需要添加额外的死区时间以避免三电平变流器外部开关管的过高电压尖峰。因此有必要发明一种电路，不仅保持适用于高电压场合，而且要具有元器件少，成本低廉，控制方式简单，稳定性高等优点。
发明内容
本发明的目的是提供性能优良，控制方式简单，成本低廉的一种适用于高电压输入场合的三电平并联谐振dc-dc变流器。
本发明的三电平并联谐振dc-dc变流器，包括：
1)分压电容，由两个电容串联组成，用于将输入电压分压，产生两个仅为输入电压一半的电压源；
2)逆变器，由四个开关管串联组成，用于将直流电压逆变成方波或阶梯波电压，其中第二开关管源极与第三开关管漏极的连接点与分压电容的中点相连；
3)并联谐振网络，包括谐振电容、谐振电感和隔直电容，谐振电容的两端分别与谐振电感和隔直电容相连。谐振网络连接于第一开关管源极与第二开关管漏极的连接点与第三开关管源极与第四开关管漏极的连接点之间；
4)整流网络，是由隔离变压器和两个二极管组成的零式全波整流电路，或是由隔离变压器和两个同步整流管组成的同步整流电路，或是由隔离变压器和四个二极管组成的桥式整流电路，隔离变压器原边绕组与谐振网络中的谐振电容并联；
5)滤波网络，包括滤波电感和滤波电容，滤波电感和滤波电容相连后，连接于整流网络的输出端。
上述的谐振网络中谐振电感可以是一外加电感，或者是隔离变压器的漏感。
本发明的三电平并联谐振dc-dc变流器每个开关管的工作应力为输入电压应力的一半，同时也不包含传统三电平变流器的箝位二极管和飞跨电容，降低了成本；此外引入并联谐振网络以实现逆变器部分中开关管的零电压开通，副边整流网络二极管的零电流关断，从而实现在高输入电压下的高效稳定运行。
附图说明
图1为本发明的一种三电平并联谐振dc-dc变流器电路结构图；
具体实施方式
参照图1，本发明的一种三电平并联谐振dc-dc变流器包括：
1)分压电容110，由两个电容C1、C2串联组成，用于将输入电压分压，产生两个仅为输入电压一半的电压源；
2)逆变器120，由四个开关管S1、S2、S3、S4串联组成，用于将直流电压逆变成方波或阶梯波电压，其中第二开关管S2源极与第三开关管S3漏极的连接点与分压电容的中点相连；
3)并联谐振网络130，包括谐振电容Cr、谐振电感Lrp和隔直电容Cb，谐振电容Cr的两端分别与谐振电感Lrp和隔直电容Cb相连。谐振网络130连接于第一开关管S1源极与第二开关管S2漏极的连接点与第三开关管S3源极与第四开关管S4漏极的连接点之间；
4)整流网络140，图例中，为由隔离变压器TR、两个二极管DR1，DR2组成的零式全波整流电路，其中隔离变压器TR的原边绕组与谐振网络130中的谐振电容Cr并联。
5)滤波网络150，包括滤波电感Lrs和滤波电容CO，滤波电感Lrs和滤波电容CO相连后，连接于整流网络140的输出端。其中滤波电感Lrs也作为一个辅助谐振原件参与谐振网络130的谐振工作。

Claims (2)

1.一种三电平并联谐振dc-dc变流器，其特征在于包括：
1)分压电容(110)，由两个电容(C1、C2)串联组成，用于将输入电压分压，产生两个仅为输入电压一半的电压源；
2)逆变器(120)，由四个开关管(S1、S2、S3、S4)串联组成，用于将直流电压逆变成方波或阶梯波电压，其中第二开关管(S2)源极与第三开关管(S3)漏极的连接点与分压电容的中点相连；
3)并联谐振网络(130)，包括谐振电容(Cr)、谐振电感(Lrp)和隔直电容(Cb)，谐振电容(Cr)的两端分别与谐振电感(Lrp)和隔直电容(Cb)相连。谐振网络(130)连接于第一开关管(S1)源极与第二开关管(S2)漏极的连接点与第三开关管(S3)源极与第四开关管(S4)漏极的连接点之间。
4)整流网络(140)，是由隔离变压器和两个二极管组成的零式全波整流电路，或是由隔离变压器和两个同步整流管组成的同步整流电路，或是由隔离变压器和四个二极管组成的桥式整流电路，隔离变压器原边绕组与谐振网络(130)中的谐振电容(Cr)并联。
5)滤波网络(150)，包括滤波电感(Lrs)和滤波电容(CO)，滤波电感(Lrs)和滤波电容(CO)相连后，连接于整流网络(140)的输出端。
2.按权利要求1所述的三电平并联谐振dc-dc变流器，其特征在于谐振网络(130)中谐振电感(Lrp)为一外加电感，或者为隔离变压器(TR)的漏感。
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