三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流變換器的制造方法
【專利摘要】一種三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流變換器包括原邊輸入電路、副邊正激整流電路、副邊反激整流電路。變換器副邊正激整流電路和反激整流電路交替向負載提供能量，使輸出電壓增大一倍，紋波減?。辉呌性大槲浑娐穼崿F(xiàn)開關(guān)管零電壓開通，副邊漏感與電容諧振創(chuàng)造二極管零電流關(guān)斷條件，提升了效率；整個電路使用有源功率器件較少，結(jié)構(gòu)簡單，開銷??；控制方案簡單，易于實現(xiàn)。
【專利說明】三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流變換器
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軟開關(guān)直直變換器，通過三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流電路，可以實現(xiàn)副邊正激整流電路和反激整流電路交替向負載提供能量，輸出電壓倍增，屬于電能變換裝置中的直直變換器。
二、【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直直變換器得到了廣泛的研究和應(yīng)用，而高可靠性、高功率密度、小體積一直是變換器發(fā)展的目標(biāo)。相對于傳統(tǒng)的兩繞組變壓器倍壓整流電路，三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流電路可以使得輸出電壓倍增，同時保留原邊開關(guān)管、副邊二極管軟開關(guān)的特點，增大輸出功率的同時實現(xiàn)整機體積小、重量輕、變換效率高等優(yōu)點。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、發(fā)明目的:本發(fā)明目的是提供一種可以實現(xiàn)輸出電壓倍增、高效率、低紋波直直變換器。
[0004]2、技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流變換器包括原邊輸入電路1、副邊正激整流電路2、副邊反激整流電路3。原邊輸入電路I包括第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、變壓器原邊繞組P、第一電容C1 ;副邊正激整流電路2包括變壓器第一副邊繞組N1、變壓器第一副邊繞組漏感L1、第二電容C2、第一二極管D1、第二二極管D2和第四電容C4 ;副邊反激整流電路3包括變壓器第二副邊繞組N2、變壓器第二副邊繞組漏感L2、第三電容C3、第三二極管D3、第四二極管D4和第五電容C5。本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流變換器特征在于，變壓器原邊繞組P的同名端及第一電容C1的一端與外接電源E的正極連接；第一電容C1的另一端與第一開關(guān)管S1的漏極相連；第一開關(guān)管S1的源極及變壓器原邊繞組P的非同名端與第二開關(guān)管S2的漏極連接；第二開關(guān)管S2的源極與外接電源E的負極連接；變壓器第一副邊繞組N1的同名端與變壓器第一副邊繞組漏感L1 一端相連；變壓器第一副邊繞組漏感L1另一端與第二電容C2的一端相連；第二電容(:2的另一端、第一二極管D1的陰極及第四電容C4的一端與外接負載R的一端連接；變壓器第一副邊繞組N1的非同名端及第一二極管D1的陽極與第二二極管D2的陰極相連；第二二極管D2的陽極、第三二極管D3的陰極、第四電容C4的另一端、第三電容C3的一端與第五電容C5的一端連接；變壓器第二副邊繞組N2的非同名端與變壓器第二副邊繞組漏感L2 —端相連；變壓器第二副邊繞組漏感L2另一端與第三電容C3的另一端相連；變壓器第二副邊繞組N2的同名端及第三二極管D3的陽極與第四二極管D4的陰極相連；第四二極管D4的陽極及第五電容C5的另一端與外接負載R的另一端連接。
[0005]3、有益效果:本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)的正反激倍壓整流變換器，具有如下優(yōu)點:(I)副邊正激整流電路和反激整流電路交替向負載提供能量，使紋波減小，同時輸出電壓增大一倍；(2)實現(xiàn)高頻電氣隔離；(3)原邊有源箝位電路實現(xiàn)開關(guān)管零電壓開通，副邊倍壓整流實現(xiàn)二極管零電流關(guān)斷，提升了效率；(4)整個電路使用有源功率器件較少，結(jié)構(gòu)簡單，開銷?。?5)控制方案簡單，易于實現(xiàn)。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)的正反激倍壓整流變換器的電路結(jié)構(gòu)不意圖，標(biāo)號名稱:1.原邊輸入電路；2.副邊正激整流電路；3.副邊反激整流電路。
[0007]圖2是本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)的正反激倍壓整流變換器的電路各開關(guān)1旲態(tài)不意圖。
[0008]圖中的主要符號名稱:S1、S2—第一、第二開關(guān)管K1?C5—第一?第五電容；T—變壓器；P—變壓器原邊繞組A、N2—變壓器第一、二副邊繞組；U、L2—變壓器第一、二副邊繞組漏感；E—外接電源鞏?D4—第一?第四二極管；R—外接負載。
五、【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，本實例是三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)的正反激倍壓整流變換器，其特征在于，變壓器原邊繞組P的同名端及第一電容C1的一端與外接電源E的正極連接；第一電容C1的另一端與第一開關(guān)管S1的漏極相連；第一開關(guān)管S1的源極及變壓器原邊繞組P的非同名端與第二開關(guān)管S2的漏極連接；第二開關(guān)管S2的源極與外接電源E的負極連接；變壓器第一副邊繞組N1的同名端與變壓器第一副邊繞組漏感L1 一端相連；變壓器第一副邊繞組漏感L1另一端與第二電容C2的一端相連；第二電容C2的另一端、第一二極管D1的陰極及第四電容C4的一端與外接負載R的一端連接；變壓器第一副邊繞組N1的非同名端及第一二極管D1的陽極與第二二極管D2的陰極相連；第二二極管D2的陽極、第三二極管D3的陰極、第四電容C4的另一端、第三電容C3的一端與第五電容C5的一端連接；變壓器第二副邊繞組N2的非同名端與變壓器第二副邊繞組漏感L2+端相連；變壓器第二副邊繞組漏感L2另一端與第三電容C3的另一端相連；變壓器第二副邊繞組N2的同名端及第三二極管D3的陽極與第四二極管D4的陰極相連；第四二極管D4的陽極及第五電容C5的另一端與外接負載R的另一端連接。
[0010]三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)的正反激倍壓整流電路的思路，輸出電壓倍增，同時改善紋波、應(yīng)力等特性。輸出串聯(lián)的方式不僅可提高電路增益，更重要的是，保留了變壓器漏感和副邊電容諧振，為副邊二極管的軟開關(guān)創(chuàng)造了條件，進而減小損耗，消除電壓尖峰。
[0011]下面以附圖1為主電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合附圖2來敘述本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)的正反激倍壓整流變換器的具體工作原理和工作模態(tài)。記外接電源E的電壓幅值為Ud ；第一電容C1的電壓SUa ;變壓器T原邊電流為I10
[0012]工作模態(tài)1:如圖2(a)所示，第二開關(guān)管S2導(dǎo)通，外接電源E電壓Ud加在變壓器原邊繞組P上，變壓器原邊電流I1線性上升，開始向副邊傳遞能量；此時第一二極管口工反向截止，變壓器第一副邊繞組N1及第二電容C2經(jīng)第二二極管D2支路向第四電容C4充電，第四電容C4與第五電容C5向負載R提供能量；同時第四二極管D4反向截止，變壓器第二副邊繞組隊經(jīng)第三二極管D3向第三電容C3充電，部分能量轉(zhuǎn)移至第三電容C3。此階段，變壓器第一副邊繞組漏感L1與第二電容C2發(fā)生諧振，變壓器第二副邊繞組漏感L2與第三電容C3發(fā)生諧振，為第二二極管D2、第三二極管D3創(chuàng)造了零電流關(guān)斷的條件。該諧振電流折合至原邊，與原邊勵磁電流共同組成變壓器原邊電流。
[0013]工作模態(tài)I1:如圖2(b)所示，第二開關(guān)管S2正常導(dǎo)通，此時變壓器第一、二副邊繞組漏感LpL2與第二、三電容C2、C3諧振過程完成，第二、三二極管D2、D3自然截止，實現(xiàn)零電流關(guān)斷。負載由第四電容C4、第五電容C5維持供電。原邊電流僅含有勵磁電流部分，繼續(xù)增長至第二開關(guān)管S2關(guān)斷。
[0014]工作模態(tài)II1:如圖2 (C)所不，第一開關(guān)管S1導(dǎo)通,第一電容C1的電壓為Uci加在變壓器原邊繞組P上，變壓器原邊電流I1反向線性增加，開始向副邊傳遞能量；此時第三二極管D3反向截止，變壓器第二副邊繞組N2及第二電容C3經(jīng)第四二極管D4支路向第五電容C5充電，第四電容C4與第五電容C5向負載R提供能量；同時第二二極管D2反向截止,變壓器第一副邊繞組N1經(jīng)第一二極管D1向第二電容C2充電，部分能量轉(zhuǎn)移至第二電容C2。此階段，變壓器第一副邊繞組漏感L1與第二電容C2發(fā)生諧振，變壓器第二副邊繞組漏感L2與第三電容C3發(fā)生諧振為第一二極管D1、第四二極管D4創(chuàng)造了零電流關(guān)斷的條件。該諧振電流折合至原邊，與原邊勵磁電流共同組成變壓器原邊電流。
[0015]工作模態(tài)IV:如圖2(d)所示，第一開關(guān)管S1E常導(dǎo)通，此時變壓器第一、二副邊繞組漏感LpL2與第二、三電容C2、C3諧振過程完成，第一、四二極管DpD4自然截止，實現(xiàn)零電流關(guān)斷。負載由第四電容C4、第五電容C5維持供電。原邊電流僅含有勵磁電流部分，繼續(xù)反向增長至第一開關(guān)管S1關(guān)斷。
[0016]由以上描述可知，本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)的正反激倍壓整流變換器，該變換器具有如下優(yōu)點:
[0017](I)副邊正激整流電路和反激整流電路交替向負載提供能量，使紋波減小，同時輸出電壓增大一倍；
[0018](2)實現(xiàn)高頻電氣隔離；
[0019](3)原邊有源箝位電路實現(xiàn)開關(guān)管零電壓開通，副邊倍壓整流實現(xiàn)二極管零電流關(guān)斷，提升了效率；
[0020](4)整個電路使用有源功率器件較少，結(jié)構(gòu)簡單，開銷小；
[0021](5)控制方案簡單，易于實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流變換器包括原邊輸入電路(I)、副邊正激整流電路(2)、副邊反激整流電路(3)。原邊輸入電路(I)包括第一開關(guān)管(S1)、第二開關(guān)管(S2)、變壓器原邊繞組(P)、第一電容(C1);副邊正激整流電路(2)包括變壓器第一副邊繞組(N1)、變壓器第一副邊繞組漏感(L1)、第二電容(C2)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)和第四電容(C4);副邊反激整流電路(3)包括變壓器第二副邊繞組(N2)、變壓器第二副邊繞組漏感(L2)、第三電容(C3)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)和第五電容(C5)。本發(fā)明的三繞組變壓器副邊輸出串聯(lián)正反激倍壓整流變換器特征在于，變壓器原邊繞組(P)的同名端及第一電容(C1)的一端與外接電源(E)的正極連接；第一電容(C1)的另一端與第一開關(guān)管(S1)的漏極相連；第一開關(guān)管(S1)的源極及變壓器原邊繞組(P)的非同名端與第二開關(guān)管(S2)的漏極連接；第二開關(guān)管(S2)的源極與外接電源(E)的負極連接；變壓器第一副邊繞組(N1)的同名端與變壓器第一副邊繞組漏感(L1) 一端相連；變壓器第一副邊繞組漏感(L1)另一端與第二電容(C2)的一端相連；第二電容(C2)的另一端、第一二極管(D1)的陰極及第四電容(C4)的一端與外接負載(R)的一端連接；變壓器第一副邊繞組(N1)的非同名端及第一二極管(D1)的陽極與第二二極管(D2)的陰極相連；第二二極管(D2)的陽極、第三二極管(D3)的陰極、第四電容(C4)的另一端、第三電容(C3)的一端與第五電容(C5)的一端連接；變壓器第二副邊繞組(N2)的非同名端與變壓器第二副邊繞組漏感(L2) —端相連；變壓器第二副邊繞組漏感(L2)另一端與第三電容(C3)的另一端相連；變壓器第二副邊繞組(N2)的同名端及第三二極管(D3)的陽極與第四二極管(D4)的陰極相連；第四二極管(D4)的陽極及第五電容(C5)的另一端與外接負載(R)的另一端連接。
【文檔編號】H02M3/28GK103618458SQ201310704425
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】嵇保健, 武海霞, 司存輝, 洪峰, 黃子煜 申請人:南京工業(yè)大學(xué)