基于lcl-t諧振網(wǎng)絡(luò)的可控hfac/dc變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高頻交流配電（HFAC PD巧技術(shù)，特別涉及一種基于LCL-T諧振網(wǎng) 絡(luò)的可控HFAC/DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 高頻交流配電化FAC PD巧方式與直流配電值C PD巧方式相比，具有電壓轉(zhuǎn)換方 便和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，既可應(yīng)用于小功率、短距離傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)和通信設(shè)備，又可應(yīng)用于 中等功率、長(zhǎng)距離傳輸?shù)碾妱?dòng)汽車(chē)和微電網(wǎng)領(lǐng)域。HFAC/DC變換器擔(dān)負(fù)著將高頻交流電電轉(zhuǎn) 換成直流電供給負(fù)載的作用。目前，常用的諧振式變換器往往本身不含有可控手段，諧振整 流器往往對(duì)輸入電壓波動(dòng)敏感，難W實(shí)現(xiàn)輸出電壓恒定，或者控制方案的實(shí)現(xiàn)需計(jì)算諧振 電流的過(guò)零點(diǎn)，頗為復(fù)雜，增加了應(yīng)用的難度。本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提出一 種基于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的可控HFAC/DC變換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的 可控HFAC/DC變換器，該可控HFAC/DC變換器適用于高頻交流配電領(lǐng)域，具體應(yīng)用于將高頻 交流電壓源轉(zhuǎn)換為可控的直流輸出電壓。
[0004] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于LCL-T諧振網(wǎng)路的可控HFAC/DC 變換器，包括：依次連接的LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)X、電壓控制單元Y和整流橋電路Z ;所述電壓控 制單元Y包括第一開(kāi)關(guān)管Si和第二開(kāi)關(guān)管S2、第一二極管VDd和第二二極管VD ,2;所述第一 開(kāi)關(guān)管Si和第二開(kāi)關(guān)管S 2反向串聯(lián)，所述第一開(kāi)關(guān)管S 1的漏極與第一二極管VD d的正極 連接；第一開(kāi)關(guān)管Si的源極與第一二極管VD d的陰極連接；第二開(kāi)關(guān)管S 2的漏極與第一二 極管VDd的陰極連接；第一開(kāi)關(guān)管S 1的源極與第一二極管VD d的正極連接；第一開(kāi)關(guān)管S 1 和第二開(kāi)關(guān)管S2的關(guān)斷角度即為控制角a ;利用輸入有交流電壓源和直流電壓的比較器 得出所述第一開(kāi)關(guān)管Si和第二開(kāi)關(guān)管S,的通斷控制信號(hào)，并通過(guò)控制第一開(kāi)關(guān)管S1和第二 開(kāi)關(guān)管S2的通斷來(lái)控制所述可控HFAC/DC變換器的輸出功率；為實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)提供 了一種有效的途徑，且輸入功率因數(shù)高，輸入電流崎變率低；所述第一開(kāi)關(guān)管Si和第二開(kāi)關(guān) 管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由高頻輸入電壓源和可調(diào)直流電壓比較產(chǎn)生，其控制電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0005] 所述整流橋電路Z通過(guò)控制角的變化調(diào)節(jié)輸出電壓，W補(bǔ)償輸入電壓波動(dòng)造成的 影響，為實(shí)現(xiàn)輸出電壓的恒定提供了有效的途徑，所述控制角的變化范圍為90°~180°。
[0006] 所述可控HFAC/DC變換器的輸入電流與輸入電壓同相位。
[0007] 所述L化-T諧振網(wǎng)絡(luò)包括第一電感Li、第二電感L2和諧振電容Cs。
[0008] 所述的整流橋電路Z包括第H二極管VDi、第四二極管VD2、第五二極管V〇3、第六二 極管V〇4和濾波電容C。，所述第S二極管VDi和第四二極管VD 2的正極相連接，第五二極管 V〇3和第六二極管VD 4的負(fù)極相連接；第H二極管VD 1的負(fù)極和第五二極管VD 3的正極相連 接；第四二極管VD2的負(fù)極和第六二極管VD 4的正極相連接；第四二極管VD 2的負(fù)極與第二 開(kāi)關(guān)管S2的源極相連接；第H二極管VD 1的負(fù)極和第一開(kāi)關(guān)管S 1的源極相連接。
[0009] 其中，第一電感Li和第二電感L 2電感值相等電感與電容在輸入高頻交流電壓源 頻率下發(fā)生諧振；所述電壓控制單元Y由兩個(gè)反向串聯(lián)的第一開(kāi)關(guān)管Si和第二開(kāi)關(guān)管S 2 組成，所述第一開(kāi)關(guān)管Si的漏極與第一二極管VD d的正極連接；第一開(kāi)關(guān)管S 1的源極與第 一二極管VDd的陰極連接；第二開(kāi)關(guān)管S 2的漏極與第二二極管VD ,2的陰極連接；第二開(kāi)關(guān) 管S2的源極與第二二極管VD ,2的正極連接；所述整流橋單元Z由第H二極管VD 1、第四二極 管VD2、第五二極管V〇3、第六二極管V〇4和濾波電容C。構(gòu)成；所述變換器通過(guò)控制第一開(kāi)關(guān) 管Si和第二開(kāi)關(guān)管S 2的通斷，即可控制傳輸?shù)截?fù)載的功率大小；所述開(kāi)關(guān)管的通斷控制信 號(hào)，通過(guò)輸入高頻交流電壓源與可調(diào)直流電壓比較獲得，其原理簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)。
[0010] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0011] (1)本發(fā)明采用LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)從電源端向負(fù)載端傳遞功率，1XL-T諧振網(wǎng)絡(luò)可W 實(shí)現(xiàn)將高頻交流電壓源轉(zhuǎn)換成恒流源，電流相位及幅值不隨諧振網(wǎng)絡(luò)后接負(fù)載的影響。
[0012] (2)本發(fā)明在LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)后面使用了電壓控制單元，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通 角度可W調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可控性，為補(bǔ)償輸入電壓波動(dòng)提供有效途 徑。
[0013] (3)本發(fā)明的電壓控制單元的開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)通過(guò)輸入高頻交流電壓源與可調(diào) 直流電壓比較獲得，原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0014] (4)本發(fā)明的輸入電壓與輸入電流基本同相位，輸入功率因數(shù)高，輸入電流崎變率 低，變換器具有優(yōu)異性能。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是基于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的可控HFAC/DC變換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是基于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的可控HFAC/DC變換器電壓控制單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生 電路W意圖。
[0017] 圖3是基于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的可控HFAC/DC變換器關(guān)鍵電壓電流波形圖。
[0018] 圖4是基于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的可控HFAC/DC變換器的基于替代定理和疊加定理的 等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0020] 實(shí)施例
[002。 如圖1所示，為基于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的可控HFAC/DC變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；所述基 于LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)的可控HFAC/DC變換器由LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)X、電壓控制單元Y及整流橋單 元Z構(gòu)成；L化-T諧振網(wǎng)絡(luò)X由第一電感Li、第二電感L2和諧振電容Cs，其中電感與電容在 輸入高頻交流電壓源頻率下發(fā)生諧振；電壓控制單元Y由兩個(gè)反向串聯(lián)的第一開(kāi)關(guān)管Si和 第二開(kāi)關(guān)管S2組成，所述第一開(kāi)關(guān)管S 1的漏極與第一二極管VD d的正極連接；第一開(kāi)關(guān)管 Si的源極與第一二極管VD d的陰極連接；第二開(kāi)關(guān)管S 2的漏極與第二二極管VD ,2的陰極連 接；第二開(kāi)關(guān)管S2的源極與第二二極管VD ,2的正極連接；全控整流橋單元Z由第H二極管 VDi、第四二極管VD2、第五二極管V03、第六二極管V04和濾波電容C。構(gòu)成。交流電壓源經(jīng)過(guò) 1XL-T諧振網(wǎng)絡(luò)之后變成電流源，通過(guò)控制電壓控制單元Y中的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的角度大小，即 可改變對(duì)濾波電容C。充電量多少，即可改變輸出電壓的值。
[0022] 下面結(jié)合圖2所示的電壓控制單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路示意圖W及圖3所示主要電 壓電流波形圖，說(shuō)明本發(fā)明的工作原理。如圖2所示，輸入電壓源V,經(jīng)過(guò)整流環(huán)節(jié)之后形成 正弦半波|v,l，將|v,l與直流參考電壓Vuf比較，產(chǎn)生電壓控制單元第一開(kāi)關(guān)管Si和第二 開(kāi)關(guān)管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)U g，采用模擬電路即可實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單方便。W輸入電壓sin(w, t) 為例，根據(jù)電路工作狀態(tài)的不同，一個(gè)周期可W分W下6個(gè)階段：
[0023] 階段I:在ti-t2時(shí)間段內(nèi)，電壓控制單元Y關(guān)斷，諧振電流i。通過(guò)第四二極管VD 2 和第五二極管V〇3對(duì)濾波電容C。充電，若忽略輸出電壓紋波的影響，輸出電壓為固定值U。， 則電壓控制單元Y兩端的電壓為v"= -U。。
[0024] 階段II廟t2-t3時(shí)間段內(nèi)，電壓控制單元Y關(guān)斷，i。通過(guò)第立二極管VDi和第六二 極管V〇4對(duì)濾波電容C。充電，則電壓控制單元Y兩端的電壓為V。= U。。
[0025] 階段III ;在t3-t4時(shí)間段內(nèi)，電壓控制單元Y導(dǎo)通，i。流過(guò)Y，則電壓控制單元Y 兩端的電壓為v"= 0。
[002引階段IV廟t4-ts時(shí)間段內(nèi)，電壓控制單元Y關(guān)斷，i。通過(guò)第立二極管VDi和第六二 極管V04對(duì)濾波電容C。充電，則電壓控制單元Y兩端的電壓為V。= U。。
[0027] 階段V:在tg-te時(shí)間段內(nèi)，電壓控制單元Y關(guān)斷，通過(guò)第四二極管VD 2和第五二 極管V〇3對(duì)濾波電容C。充電，電壓控制單元Y兩端的電壓為V。= -U。。
[002引階段VI ;在te-t訴間段內(nèi)，電壓控制單元Y導(dǎo)通，i。流過(guò)Y，則電壓控制單元Y兩 端的電壓為v"= 0。
[0029] V。的波形為基波頻率為《 1的規(guī)則波形，由替代定理及疊加定理可得圖4所示的 等效電路圖。對(duì)電壓V。進(jìn)行傅里葉分析可得：
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于LCL-T諧振網(wǎng)路的可控HFAC/DC變換器，其特征在于：包括依次連接的 1XL-T諧振網(wǎng)絡(luò)狂)、電壓控制單元（Y)和整流橋電路狂）；所述電壓控制單元（Y)包括第 一開(kāi)關(guān)管化）、第二開(kāi)關(guān)管戰(zhàn)）、第一二極管（VDJ和第二二極管（VDJ ; 所述第一開(kāi)關(guān)管（Si)和第二開(kāi)關(guān)管（S2)反向串聯(lián)，所述第一開(kāi)關(guān)管（Si)的漏極與第 一二極管（VDJ的正極連接；第一開(kāi)關(guān)管（Si)的源極與第一二極管（VDJ的陰極連接；第 二開(kāi)關(guān)管（S2)的漏極與第一二極管（VDJ的陰極連接；第一開(kāi)關(guān)管化）的源極與第一二 極管（VDJ的正極連接；第一開(kāi)關(guān)管（Si)和第二開(kāi)關(guān)管（S,)的關(guān)斷角度即為控制角a ; 利用輸入有交流電壓源和直流電壓的比較器得出所述第一開(kāi)關(guān)管（Si)和第二開(kāi)關(guān)管 (S,)的通斷控制信號(hào)，并通過(guò)控制第一開(kāi)關(guān)管（Si)和第二開(kāi)關(guān)管（S,)的通斷來(lái)控制所述可 控HFAC/DC變換器的輸出功率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCL-T諧振網(wǎng)路的可控HFAC/DC變換器，其特征在于， 所述整流橋電路狂）通過(guò)控制角的變化調(diào)節(jié)輸出電壓，所述控制角的變化范圍為90°~ 180。。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于1化-1'諧振網(wǎng)路的可控HFAC/DC變換器，其特征在于，所 述可控HFAC/DC變換器的輸入電流與輸入電壓同相位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振網(wǎng)路的可控HFAC/DC變換器，其特征在于，所 述LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)狂）包括第一電感（L1)、第二電感（L2)和諧振電容（Cs)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LCL-T諧振網(wǎng)路的可控HFAC/DC變換器，其特征在于， 所述的整流橋電路（口包括第H二極管（VDi)、第四二極管（VD2)、第五二極管（V〇3)、第六二 極管（V〇4)和濾波電容（C。)，所述第立二極管（VDi)和第四二極管（VD2)的正極相連接，第 五二極管（V〇3)和第六二極管（V〇4)的負(fù)極相連接；第H二極管（VDi)的負(fù)極和第五二極管 (V〇3)的正極相連接；第四二極管（VD2)的負(fù)極和第六二極管（V〇4)的正極相連接；第四二 極管（VD,)的負(fù)極與第二開(kāi)關(guān)管（S,)的源極相連接；第H二極管（VDi)的負(fù)極和第一開(kāi)關(guān) 管（Si)的源極相連接。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于LCL-T諧振網(wǎng)路的可控HFAC/DC變換器，包括：依次連接的LCL-T諧振網(wǎng)絡(luò)X、電壓控制單元Y和整流橋電路Z；所述電壓控制單元Y包括第一開(kāi)關(guān)管S1和第二開(kāi)關(guān)管S2、第一二極管VDs1和第二二極管VDs2；所述第一開(kāi)關(guān)管S1和第二開(kāi)關(guān)管S2反向串聯(lián)，所述第一開(kāi)關(guān)管S1的漏極與第一二極管VDs1的正極連接；第一開(kāi)關(guān)管S1的源極與第一二極管VDs1的陰極連接；第二開(kāi)關(guān)管S2的漏極與第一二極管VDs1的陰極連接；第一開(kāi)關(guān)管S1的源極與第一二極管VDs1的正極連接。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】H02M7-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104638948
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510043943
【發(fā)明人】劉俊峰, 曾君, 李學(xué)勝, 孫偉華
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日