一种双管隔离型变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双管隔离型变换器及其控制方法，解决了传统双管正激变换器的输出整流二极管的寄生振荡、反向恢复的问题，实现了开关管零电流开通，减少了磁性元件的使用，并对该类变换器提出一种新型分段优化组合控制策略。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子变换器领域，具体涉及一种双管隔离型变换器及其控制方 法。
技术介绍
双管正激变换器适合于高输入电压和中小功率场合，电路结构简单、开关管应力 低、变换效率高，尤其是没有直通隐患而具备高可靠性，在航天器等工作于空间辐照和强电 磁环境下的电源供电系统等领域获得了广泛应用。但是传统双管正激类变换器存在输出整 流二极管反向恢复、电压振荡等缺点，开关管为硬开关工作，开关损耗大，而且由于滤波单 元采用大电感与电容结合的电路，使得变换器的体积普遍较大，占用空间大。传统双管正激 变换器通过调节开关管的占空比来进行调节控制，调节方式单一，无法有针对性地进行调 节以提高变换器的效率。
技术实现思路
专利技术目的：提出一种双管隔离型变换器，输出滤波电路采用电容滤波，一方面减少 了磁性元件的使用，使得滤波电路的体积减小，另一方面解决了整流二极管的寄生振荡、反 向恢复的问题，实现了开关管的零电流开通，减小开通损耗。同时提出一种新型的PWM加变 频的分段优化组合控制方案，该控制方案可以结合不同的优化目标，有针对性地调节控制 方式，使变换器工作更为高效。 技术方案： 本专利技术为解决上述技术问题，提出了一种双管隔离型变换器，包括变压器Tr(原 边、副边），开关管Qi、Q2(Di、D2分别为对应体二极管），二极管D3、D4、D5,缓冲电感Lr (可由变压 器漏感实现）、滤波电容C。，负载电阻R。。所述开关管可为MOS管。 开关管&源极端与二极管D3阴极相连，并且与缓冲电感Lr的一端连接;开关管Q 2漏 极端与二极管D4阳极端相连，并且与压器Tr原边绕组的异名端连接;开关管Q 1漏极端、二极 管D4阴极端同时连接到输入电源正极;开关管Q2源极端、二极管D 3阳极同时连接到输入电源 负极;变压器Tr原边绕组的同名端连接到缓冲电感Lr的另一端。变压器T r副边绕组的同名端 与二极管〇5阳极相连，二极管05阴极与滤波电容C。的正极端、负载电阻R。的一端连接;变压 器T r副边绕组的异名端与滤波电容C。的负极端、负载电阻R。的另一端连接。 所述MOS管可由IGBT、三极管替换，替换原则如下：所述MOS管的漏极对应三极管、 IGBT的集电极，所述MOS管的源极对应三极管、IGBT的发射极。所述缓冲电感Lr可以是外加 电感，也可由变压器漏感提供。 双管隔离型变换器，其控制方案为一种新型的PmdJP变频的分段优化组合控制方 案:第一电压传感器的输入端连接在输入电源的正、负两级之间，第二电压传感器的输入端 连接在滤波电容C。的正、负两级之间；减法器的正输入端与负输入端分别接输出电压基准 值发生器的输出端信号(V r e f)与第二电压传感器的输出端信号(V。f )，减法器的输出端信号 (Ve)连接到电压调节器的输入端;控制方式选择器的第一输入端与第二输入端分别接第一 电压传感器的输出端信号(Vinf )与电压调节器的输出端信号(Vr)，控制方式选择器的第一 输出端信号（Δ fsi)、第二输出端信号（Δ D)、第三输出端信号（Δ fS2)分别接第一加法器的 第一正输入端、第二加法器的第一正输入端、第三加法器的第一正输入端;第一加法器的第 二正输入端、第三加法器的第二正输入端均连接到频率基准值生成器的输出端信号 (fsrrf)，第二加法器的第二正输入端连接到调制比基准值生成器的输出端信号(Do);第一加 法器的输出端信号（f Sl )、第二加法器的输出端信号(Drrf )、第三加法器的输出端信号(fs2 ) 分别连接到第一变频调制器的第一输入端、恒频脉宽调制器的第一输入端、第二变频调制 器的第一输入端；第一变频调制器的第二输入端连接最大调制比生成器的输出端信号 (D max)，恒频脉宽调制器的第二输入端连接频率基准值生成器的输出端信号(fsref)，第二变 频调制器的第二输入端连接到最小调制比生成器的输出端信号(D min);或门的第一、第二、 第三输入端分别连接第一变频调制器的输出端、恒频脉宽调制器的输出端、第二变频调制 器的输出端;或门的输出端信号作为开关管QhQ 2的驱动信号。 根据权利要求4中的控制方式选择器以输入电压大小作为变换器工作模式划分依 据：当第一电压传感器的输出端信号(Vinf)小于第一标准值％时，通过控制方式选择器选择 第一加法器，降低第一加法器的输出端信号(f sl)，同时保持最大调制比生成器的输出端信 号(Dmax)不变，通过第一变频调制器得出调制信号；当第一电压传感器的输出端信号(V inf) 大于第二标准值％时，占空比随之减小，不利于效率的提升，此时通过控制方式选择器选择 第三加法器，增加第三加法器的输出端信号（f s2)，同时保持最小调制比生成器的输出端信 号(Dmin)不变，通过第二变频调制器得出调制信号；当第一电压传感器的输出端信号(V inf) 大小在第一标准值V1与第二标准值V2之间时，通过控制方式选择器选择第二加法器，调节第 二加法器的输出端信号(D ref)的大小，同时保持频率基准值生成器的输出端信号(fsref)不 变，通过恒频脉宽调制器得出调制信号。由此，可针对不同变换器、不同的优化目标，划分不 同工作模式的边界点，有针对性的实现高效的控制策略。 与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果： 1、该电路结构比传统的变换器结构减少了一个大电感和一个二极管，减少了元器 件，特别是磁性元件的使用，减小了变换器的体积、重量； 2、从根本上解决了输出整流二极管反向恢复、寄生振荡的问题； 3、实现了开关管的零电流开通； 4、新型PmdJP变频分段优化组合控制方案可以针对不同的优化目标，变换器工作 更加高效。【附图说明】 图1为双管隔离型变换器及其控制策略框图； 图1中符号名称：Tr--变压器（原边绕组Wl^uawshQ1WQ2--开关管；D!~ D2--开关管Qi~Q2对应的体二极管；D3~D5--二极管；Ids--流经二极管D5的电流； Lr 缓冲电感；III· 缓冲电感电流；Vp 缓冲电感输入侧电压；C。 滤波电容， Ro--负载电阻；Vref--输出电压基准值；V。--输出电压；Vof--输出电压检测值； Ve 电压调节器输入?目号值;Vr 电压调节器的输出?目号值;Vinf 输入电压检测值； Vin--输入电压；Afsl--控制方式选择器的第一输出端信号值；Δ D--控制方式选择 器的第二输出端信号值；Afs2-一控制方式选择器的第三输出端信号值;fsref-一开关频 率基准值;Dq 调制比基准值;f Sl 第一加法器的输出端彳目号;Dref 第二加法器的 输出端?目号；fs2 第二加法器的输出端彳目号；Dmax 最大调制比生成器的输出?目号； Dmin--最小调制比生成器的输出信号;UQl~UQ2--开关管Ql~〇2的驱动信号；图2为双管变换器的工作波形； 图2中符号名称：to~t4一一双管隔离型变换器在一个开关周期内的时间节点； ILrl--缓冲电感电流在。时刻的值;Ih--变压器励磁电流； 图3为双管变换器在一个周期内的工作模态； 图4为新型PffM加变频分段优化组合控制方案的示意图；图5为新型PffM加变频分段优化组合控制方案的流程图。【具体实施方式】 下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双管隔离型变换器，包括变压器Tr(原边W1、副边W2)，开关管Q1、Q2(D1、D2分别为对应体二极管)，二极管D3、D4、D5，缓冲电感Lr(可由变压器漏感实现)、滤波电容Co，负载电阻Ro。所述开关管可为MOS管。开关管Q1源极端与二极管D3阴极相连，并且与缓冲电感Lr的一端连接；开关管Q2漏极端与二极管D4阳极端相连，并且与压器Tr原边绕组的异名端连接；开关管Q1漏极端、二极管D4阴极端同时连接到输入电源正极；开关管Q2源极端、二极管D3阳极同时连接到输入电源负极；变压器Tr原边绕组的同名端连接到缓冲电感Lr的另一端。变压器Tr副边绕组的同名端与二极管D5阳极相连，二极管D5阴极与滤波电容Co的正极端、负载电阻Ro的一端连接；变压器Tr副边绕组的异名端与滤波电容Co的负极端、负载电阻Ro的另一端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阚加荣，吴云亚，许志华，姚志垒，李小凡，陈冲，汤雨，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32