CN116054571A - 一种交错并联三电平软开关直流升压变换器 - Google Patents

一种交错并联三电平软开关直流升压变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN116054571A
CN116054571A CN202211737344.1A CN202211737344A CN116054571A CN 116054571 A CN116054571 A CN 116054571A CN 202211737344 A CN202211737344 A CN 202211737344A CN 116054571 A CN116054571 A CN 116054571A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching
level
current
bridge
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211737344.1A
Other languages
English (en)
Inventor
姚志刚
赫新宇
陈维荣
刘沐阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN202211737344.1A priority Critical patent/CN116054571A/zh
Publication of CN116054571A publication Critical patent/CN116054571A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，包括n个三电平桥臂，相互并联，每个三电平桥臂包括上半桥与下半桥串联组成；两组电感组件，分别设置在上半桥与下半桥的接入端；所述上半桥包括二极管与主功率开关管串联组成，所述下半桥包括主功率开关管与二极管串联组成；每个主功率开关管上均并联设置有一个电容，每个二极管两端均并联一个小功率开关管；n个三电平桥臂的载波交错移相360°/n，同一个三电平桥臂的上半桥和下半桥的载波交错移相180°；通过调节各个主功率开关管开关频率，将此变换器的电感组件电流控制在近似临界导通模式。本发明解决了传统软开关变换器辅助电路复杂、辅助开关功率大、辅助开关电流应力大等问题。

Description

一种交错并联三电平软开关直流升压变换器
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别是涉及一种交错并联三电平软开关直流升压变换器。
背景技术
在直流微电网与储能系统的大量需求下，大功率的直流变换器成为各领域研究的热点，直流微电网的系统需要较多数量的DC-DC变换器用于光伏发电、燃料电池和电解槽系统等单向功率电源。与传统的两电平变换器相比较，多电平DC-DC变换器可以很好地降低开关管损耗以及开关管的电压应力，更适用于高电压与大功率系统。
交错并联技术可以减小开关管电流应力、增加变换器功率、低输入输出电流的纹波，所以对于大功率DC-DC变换器应用尤为重要。但是只利用交错并联技术不能减小单个电感电流的纹波，在常规的低纹波系数之下(如固定最大20％的电感电流纹波比例)会导致电感总尺寸不减反增。为了更好地解决这个问题，多种技术被提出，例如三电平DC-DC拓扑电路减小电感电流纹波与开关管电压应力、临界导通模式或者断续导通减小电感体积、耦合电感降低电感电流纹波大小、优化调制交错并联与多电平相结合方式实现大功率变换器等多种方式，其中多电平交错并联技术的受欢迎程度最高。
但是交错并联多电平电路工作在连续导通工作模式下属于硬开关操作，开关损耗很大，还会存在比较严重的EMI干扰问题，同时还有很多新型软开关拓扑，因其繁杂的辅助电路而不适用于大功率的变换器。传统拓扑结构直接由正常的升压电路拓展得到的，开关管与二极管等元件都没有进行处理，从电感电流的波形图可以得到拓扑电路的电感电流不会产生负值，所有的值都是正的，故此时的开关损耗是很大，而且很容易产生EMI干扰问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，用小功率开关管和谐振电容实现主功率电路的软开关，有效的解决了传统软开关变换器辅助电路复杂、辅助开关功率大、辅助开关电流应力大等问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，包括：
n个三电平桥臂，相互并联，每个三电平桥臂包括上半桥与下半桥串联组成；
两组电感组件，分别设置在上半桥与下半桥的接入端；
所述上半桥包括二极管与主功率开关管串联组成，所述下半桥包括主功率开关管与二极管串联组成；每个主功率开关管上均并联设置有一个电容，每个二极管两端均并联一个小功率开关管；
n个三电平桥臂的载波交错移相360°/n，同一个三电平桥臂的上半桥和下半桥的载波交错移相180°；通过调节各个主功率开关管开关频率，将此变换器的电感组件电流控制在近似临界导通模式。
进一步的是，两组电感组件采用2n个分立电感或2个n相耦合电感。
进一步的是，所述主功率开关管上并联设置电容采用谐振电容或利用开关管寄生电容。
进一步的是，还包括两个输出滤波电容，在上半桥和下半桥输出端上均并联设置有输出滤波电容。
进一步的是，利用控制和调制将变换器工作在近似临界导通模式实现零电压软开关，通过反向电流来维持近似临界导通模式，通过变化开关频率操作保持较小的反向电流维持在近似临界导通模式。
进一步的是，通过调节各个主功率开关管开关频率，将此变换器的电感组件电流控制在近似临界导通模式，包括步骤：
步骤1，将交错并联三电平软开关直流升压变换器拆分出单相三电平软开关直流变换器，即各三电平桥臂，分析软开关谐振的产生机制与谐振过程；
步骤2，获得单相三电平软开关直流变换器电路图，获得谐振过程的状态微分方程，并求解出谐振方程的解，进而分析软开关谐振过渡过程；
步骤3，分离出的单相三电平电路，观察流经的电感组件电流以及对应开关管的电压波形，使得变换器工作在近似临界导通模式，在每个开关周期电感电流都有正负值；
步骤4，单相三电平电路上半桥二极管对应的小功率开关管在电感组件与电容谐振之后电感电流为0时导通，电感电流继续下降到负值，之后小功率开关管关断，继续产生谐振过程，电流上升直至0时下半桥主功率开关管导通，实现零电压软开关开通；
步骤5，单相三电平电路拓展N相并联，得到交错并联三电平软开关直流升压变换器电路，给定主功率开关和辅助小功率开关管信号，控制变换器工作在近似临界导通模式，并且控制各半桥的载波交错移相360°/n，获得电感电流纹波相消的优势，以减小输入和输出直流侧电流纹波，从而减小电容体积。
进一步的是，所述开关频率的计算采用推导统一的电感电流纹波峰峰值的表达式实现，完成变频控制，得到电感电流之和，通过对电感电流在Ton时间段进行叠加，求解输入电流纹波相消。
进一步的是，计算开关频率时，通过建立开关频率与占空比、输入电压、输出电压、电感值、输入电流变量之间的关系，验证动态响应、系统稳定性。
采用本技术方案的有益效果：
在考虑到提升变换器效率、降低成本的基础上，本发明利用近似临界导通模式，使用小功率开关管、且不外加谐振电感来实现零电压软开关导通，应用在三电平交错并联直流升压拓扑结构。其中在三电平交错并联软开关变换器中，只需要在原来的三电平交错并联变换器中的主功率开关管两端并联一个谐振电容(或者利用开关管寄生电容)，在主功率二极管两端并联一个辅助小功率开关管就可以满足需要。其优势是辅助元件很少，辅助开关管在电路中只需要处理很小的电流，所以选用小功率、低成本的辅助开关管即可。而且主开关管的电容可以直接与主电感实现谐振过渡，不需要额外的谐振电感，控制工作在临界导通模式下，利用较小的反向电流来实现主功率开关的零电压软开关。将交错并联、三电平和软开关技术的优势相结合，以提大功率直流升压变换器的效率，减小输入输出电流纹波与电感电容体积。
本发明所提出的交错并联三电平软开关直流升压变换器通过变开关频率的方式保持较小的反向电流值维持在近似临界导通模式，此过程中利用的辅助开关管只需要处理很小的功率，大大降低成本，从而实现所有开关器件软开关，减小开关损耗、提升变换器效率。
本发明中的软开关技术应用在交错并联三电平直流升压变换器，其中该三电平软开关拓扑电路桥臂上的两个半桥移相180°工作，降低了开关管电压应力，使得中高压直流变换成为可能；所有开关管使用多相交错移相360°/n的载波调制，不仅实现交错并联使得电感电流纹波相互抵消，而且所有开关管都可以实现软开关，在减小输入输出电流纹波、降低开关管电压应力和电流应力、减小了变换器电感电容体积方面有明显优势。
附图说明
图1为本发明的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器流程示意图；
图2为本发明实施例中三电平新型软开关直流升压变换器拓扑结构图；
图3为实施例中三电平软开关直流升压变换器中的近似临界导通模式图。
图4为实施例中交错并联三电平软开关直流升压变换器的工作波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1所示，本发明提出了一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，包括：
n个三电平桥臂，相互并联，每个三电平桥臂包括上半桥与下半桥串联组成；
两组电感组件，分别设置在上半桥与下半桥的接入端；
所述上半桥包括二极管与主功率开关管串联组成，所述下半桥包括主功率开关管与二极管串联组成；每个主功率开关管上均并联设置有一个电容，每个二极管两端均并联一个小功率开关管；
n个三电平桥臂的载波交错移相360°/n，同一个三电平桥臂的上半桥和下半桥的载波交错移相180°；通过调节各个主功率开关管开关频率，将此变换器的电感组件电流控制在近似临界导通模式。
优选的，两组电感组件采用2n个分立电感或2个n相耦合电感。
优选的，所述主功率开关管上并联设置电容采用谐振电容或利用开关管寄生电容。
优选的，还包括两个输出滤波电容，在上半桥和下半桥输出端上均并联设置有输出滤波电容。
如图1所示的交错并联三电平软开关直流升压变换器，有效的解决了传统软开关变换器辅助电路复杂、辅助开关功率大、辅助开关电流应力大等问题。例如第一相桥臂以主功率器件Sa1、Sb1、Da1、Db1和辅助小功率器件Qa1、Qb1、Ca1、Cb1组成的三电平电路，其他相桥臂也类似。对于三电平变换器，开关管的最大电压应力为高压直流母线的1/2，电感电流在一个开关周期内脉冲两次，每个主功率开关和主功率二极管构成半桥，串联上半桥和下半桥组成三电平拓扑。在本发明中新型变换器的结构在传统结构中的主功率开关管上并联一个谐振电容或利用开关管寄生电容，主功率二极管两端并联一个小功率开关管，n个三电平桥臂的载波交错移相360°/n，同一个三电平桥臂的上下两个半桥的载波交错移相180°，控制开关信号使得电感电流在一个开关周期内有正有负。
本发明提出了一种用于交错并联三电平新型软开关直流升压变换器，只添加了两个小功率开关管和谐振电容或利用开关管寄生电容，上半桥主功率二极管Da并联的小功率开关管Qa在电感电流下降时导通。由于Qa的导通，电感电流继续下降到负值，此时小功率开关管Qa关断，产生谐振过程，直到Ca电压下降到0，主功率开关Sa导通，实现零电压软开关导通。在这个过程中电感电流只有很小的负值，所以只需要小功率辅助开关Qa就可以实现主功率开关管的软开关。下半桥主功率开关Sb、Db和辅助元件Qb、Cb也是同样的过程实现软开关。
作为上述实施例的优化方案，利用调制和控制将变换器工作在近似临界导通模式实现零电压软开关，通过反向电流来维持近似临界导通模式，通过变化开关频率操作保持较小的反向电流维持在近似临界导通模式。
通过调节各个主功率开关管开关频率，将此变换器的电感组件电流控制在近似临界导通模式，包括步骤：
步骤1，将交错并联三电平软开关直流升压变换器拆分出单相三电平软开关直流变换器，即各三电平桥臂，分析软开关谐振的产生机制与谐振过程；
例如：以主功率器件Sa1、Sb1、Da1、Db1和辅助小功率器件Qa1、Qb1、Ca1、Cb1组成的三电平电路，分析软开关谐振的产生机制与谐振过程。
步骤2，获得单相三电平软开关直流变换器电路图，如图2所示，获得谐振过程的状态微分方程，并求解出谐振方程的解，进而分析软开关谐振过渡过程；
如图2所示，以其中的一个开关管Sa1为例，当Sa1关断时，由于电感电流ia1大于零，所以电容Ca1充电，直到电压被Da1二极管钳位，谐振才结束。Sa2也是如此，忽略开关管本体的影响，电感La1、Lb1分别和电容Ca1、Cb1之间将分别产生谐振，假设谐振电容Ca1＝Cb1＝C(假设电容值为常量)，则谐振过程的状态微分方程可以表达为：
Figure BDA0004033763200000061
Figure BDA0004033763200000062
Figure BDA0004033763200000063
其中，上式ia1为电感La1的电流，vCa1为谐振电容Ca1两端电压值，ib1为电感La1的电流，vCb1为谐振电容Cb1两端电压值，Vin代表系统输入端电压值，电感值La1＝Lb1＝L。
假设两个输出滤波电容电压均衡，D为开关管的占空比，代入初始条件可以求出谐振方程的解，进而分析软开关谐振过渡过程。
步骤3，分离出的单相三电平电路，观察流经的电感组件电流以及对应开关管的电压波形，使得变换器工作在近似临界导通模式，在每个开关周期电感电流都有正负值，如图3所示的三电平软开关直流升压变换器中的近似临界导通模式图，这是使得变换器实现软开关的关键控制波形；
步骤4，单相三电平电路上半桥二极管对应的小功率开关管在电感组件与电容谐振之后电感电流为0时导通，电感电流继续下降到负值，之后小功率开关管关断，继续产生谐振过程，电流上升直至0时下半桥主功率开关管导通，实现零电压软开关开通；
例如：单相三电平电路主功率二极管Da1对应的小功率开关管在电感与电容谐振之后电感电流为0时导通，电感电流继续下降到负值，之后小功率开关管关断，继续产生谐振过程，电流上升直至0时Sb导通，实现零电压软开关开通。
步骤5，单相三电平电路拓展N相并联，得到交错并联三电平软开关直流升压变换器电路，给定主功率开关和辅助小功率开关管信号，控制变换器工作在近似临界导通模式，并且控制各半桥的载波交错移相360°/n，获得电感电流纹波相消的优势，如图4所示的交错并联三电平软开关直流升压变换器的工作波形图，利用近似临界导通模式实现零电压软开关，同时也利用交错并联减小输入和输出直流侧电流纹波，从而减小电容体积。
所述开关频率的计算采用推导统一的电感电流纹波峰峰值的表达式实现，完成变频控制，得到电感电流之和，通过对电感电流在Ton时间段进行叠加，求解输入电流纹波相消。
推导统一的电感电流纹波峰峰值的表达式进行开关频率的计算，实现变频控制，得到所有电感电流之和为：
Figure BDA0004033763200000071
其中，iLall代表所有电感电流的总和，ian代表流过上半桥第n相电感的电流值。
通过对电感电流在Ton时间段进行叠加，可以求解输入电流纹波相消为
Figure BDA0004033763200000072
其中，ΔiLall代表所有电感电流汇总后的纹波值；ia1代表上半桥第1相电感的电流；ia2代表上半桥第2相电感的电流，ΔTon代表开关管的导通时间。
通过建立开关频率fsw与占空比D、输入电压Vin、输出电压Vdc、电感值L、输入电流Iin变量之间的关系，得到近似临界导通模式下的开关频率，以便于实时调节开关频率，控制变换器工作在软开关。
频率关系为：fsw＝f(D,Vin,Vdc,L,Iin,Ip-)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，包括：
n个三电平桥臂，相互并联，每个三电平桥臂包括上半桥与下半桥串联组成；
两组电感组件，分别设置在上半桥与下半桥的接入端；
所述上半桥包括二极管与主功率开关管串联组成，所述下半桥包括主功率开关管与二极管串联组成；每个主功率开关管上均并联设置有一个电容，每个二极管两端均并联一个小功率开关管；
n个三电平桥臂的载波交错移相360°/n，同一个三电平桥臂的上半桥和下半桥的载波交错移相180°；通过调节各个主功率开关管开关频率，将此变换器的电感组件电流控制在近似临界导通模式。
2.根据权利要求1所述的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，两组电感组件采用2n个分立电感或2个n相耦合电感。
3.根据权利要求1所述的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，所述主功率开关管上并联设置电容采用谐振电容或利用开关管寄生电容。
4.根据权利要求1所述的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，还包括两个输出滤波电容，在上半桥和下半桥输出端上均并联设置有输出滤波电容。
5.根据权利要求1所述的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，利用控制和调制将变换器工作在近似临界导通模式实现零电压软开关，通过反向电流来维持近似临界导通模式，通过变化开关频率操作保持较小的反向电流维持在近似临界导通模式。
6.根据权利要求5所述的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，通过调节各个主功率开关管开关频率，将此变换器的电感组件电流控制在近似临界导通模式，包括步骤：
步骤1，将交错并联三电平软开关直流升压变换器拆分出单相三电平软开关直流变换器，即各三电平桥臂，分析软开关谐振的产生机制与谐振过程；
步骤2，获得单相三电平软开关直流变换器电路图，获得谐振过程的状态微分方程，并求解出谐振方程的解，进而分析软开关谐振过渡过程；
步骤3，分离出的单相三电平电路，观察流经的电感组件电流以及对应开关管的电压波形，使得变换器工作在近似临界导通模式，在每个开关周期电感电流都有正负值；
步骤4，单相三电平电路上半桥二极管对应的小功率开关管在电感组件与电容谐振之后电感电流为0时导通，电感电流继续下降到负值，之后小功率开关管关断，继续产生谐振过程，电流上升直至0时下半桥主功率开关管导通，实现零电压软开关开通；
步骤5，单相三电平电路拓展N相并联，得到交错并联三电平软开关直流升压变换器电路，给定主功率开关和辅助小功率开关管信号，控制变换器工作在近似临界导通模式，并且控制各半桥的载波交错移相360°/n，获得电感电流纹波相消的优势，以减小输入和输出直流侧电流纹波，从而减小电容体积。
7.根据权利要求1所述的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，所述开关频率的计算采用推导统一的电感电流纹波峰峰值的表达式实现，完成变频控制，得到电感电流之和，通过对电感电流在Ton时间段进行叠加，求解输入电流纹波相消。
8.根据权利要求1所述的一种交错并联三电平软开关直流升压变换器，其特征在于，计算开关频率时，通过建立开关频率与占空比、输入电压、输出电压、电感值、输入电流变量之间的关系，验证动态响应、系统稳定性。
CN202211737344.1A 2022-12-31 2022-12-31 一种交错并联三电平软开关直流升压变换器 Pending CN116054571A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211737344.1A CN116054571A (zh) 2022-12-31 2022-12-31 一种交错并联三电平软开关直流升压变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211737344.1A CN116054571A (zh) 2022-12-31 2022-12-31 一种交错并联三电平软开关直流升压变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116054571A true CN116054571A (zh) 2023-05-02

Family

ID=86133167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211737344.1A Pending CN116054571A (zh) 2022-12-31 2022-12-31 一种交错并联三电平软开关直流升压变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116054571A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117118227A (zh) * 2023-08-22 2023-11-24 西南交通大学 一种基于梯形波的三电平dcdc变换器软开关控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1988348A (zh) * 2006-12-08 2007-06-27 南京航空航天大学 零电压零电流开关pwm组合型三电平直流变换器
CN110829848A (zh) * 2019-10-21 2020-02-21 华中科技大学 一种隔离式双全桥有源中点钳位型三电平dc/dc变换器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1988348A (zh) * 2006-12-08 2007-06-27 南京航空航天大学 零电压零电流开关pwm组合型三电平直流变换器
CN110829848A (zh) * 2019-10-21 2020-02-21 华中科技大学 一种隔离式双全桥有源中点钳位型三电平dc/dc变换器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚志刚: "Near-CRM模式下基于零电压软开关的无传感器均流与均压技术的研究", CNKI博士学位论文全文库工程科技Ⅱ辑, pages 87 - 96 *
姚志刚等: "三相交错并联三电平DC-DC变换器的ZVS控制", 中国电机工程学报, vol. 40, no. 13, pages 4256 - 4265 *
姚志刚等: "燃料电池车用新型软开关DC_DC变换器的研究", 电力电子技术, vol. 54, no. 12, pages 1 - 4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117118227A (zh) * 2023-08-22 2023-11-24 西南交通大学 一种基于梯形波的三电平dcdc变换器软开关控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100433525C (zh) 一种用于太阳能光伏并网发电的软开关反激逆变器
CN100438303C (zh) 五电平双降压式全桥逆变器
CN109980978B (zh) 一种变换器及其调制方法
CN107834886B (zh) 一种单级升压逆变器及其控制方法
CN107134937B (zh) 一种三电平多脉冲输出无变压器型逆变电路
CN103944397A (zh) Boost型隔离DC/DC变换器及其控制方法
CN107517003A (zh) 一种输出浮地输入并联高增益Boost变换电路及切换方法
CN112737293B (zh) 一种非隔离型集成升压dc/ac变换器的控制方法
CN113328649A (zh) 一种变换电路及其控制方法
CN109586602A (zh) 辅助谐振变换极t型三电平软开关逆变电路及调制方法
CN114884318A (zh) 一种基于占空比补偿的双向升降压直流变换器控制方法
CN113541486B (zh) 交错二极管电容网络高增益zvt直流变换器及辅助电路
CN116054571A (zh) 一种交错并联三电平软开关直流升压变换器
CN117118257B (zh) 一种耦合电感双模式高效率光伏微型逆变器
CN114513125A (zh) 单相逆变器及其控制方法、控制系统
CN112865550A (zh) 一种输入并联输出串联的双有源桥变换器及其控制方法
CN116827131A (zh) 一种单级式隔离双向交直流变换器
CN113517824B (zh) 一种单相单级式六开关双输出分裂源升压逆变器
CN111669057B (zh) 直流升压变换器及其控制方法
CN114465478A (zh) 一种单相无漏电流非隔离光伏并网系统
CN113992024A (zh) 一种基于桥臂复用式隔离型dc-dc变换器的功率分段调制方法
CN114285279A (zh) 一种高增益升压变换器
Siadatan et al. Analysis and Design of an Interleaved DC-DC Cuk Converter with High Efficiency
CN112737316A (zh) 准z源逆变器及供电系统
Li et al. Interleaved high step-up converter with built-in transformer and voltage doubler for PV grid-connected generation systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination