一种多元件谐振变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种多元件谐振变换器，包括：直流母线输入电路、方波发生器、谐振电路、变压器、整流滤波电路、负载；所述直流母线输入电路的输出端与所述方波发生器的输入端相连；所述方波发生器的输出端与所述谐振电路的输入端相连，所述谐振电路产生马鞍波的谐振信号，输出端与所述变压器的原边相连；所述变压器的副边与所述整流滤波电路的输入端相连；所述整流滤波电路的输出端与所述负载相连；本发明专利技术的多元件谐振变换器的开关管在整个工作范围内和负载条件下可实现零电压开通，增益范围宽，可同时利用基波和三次谐波传递能量。

【技术实现步骤摘要】
一种多元件谐振变换器
本专利技术涉及电力电子变换器
，尤其涉及到一种多元件谐振变换器。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，宽增益的直流变换器在便携式设备、电动汽车车载充电机、储能系统、通信电源等领域有着非常重要的应用。LLC谐振变换器具有自然软开关特性，原边开关管能实现零电压开通，副边二极管在低于谐振频率能实现零电流关断，软开关的实现使得在保证效率的前提下可以提高开关管的工作频率；另外变压器的漏感可部分或全部充当谐振电感，方便磁集成，进一步提高了功率密度。LLC变换器常用的调制方案是脉冲频率调制。在开关频率低于谐振频率点时，变换器增益随频率的变化响应较快，但是在高于谐振频率点时，随着频率增加，增益下降缓慢，当调节的频率过高时，损耗会增加，不利于高效率工作，说明LLC谐振变换器很难在宽增益与高效率之间兼顾。因此，现有技术中提出LLC变换器的混合控制策略，高于谐振频率点用移相控制，低于谐振频率点用变频控制，实现较宽的电压增益，但控制方式较为复杂，切换麻烦。为了克服LLC变换器很难在宽增益与高效率之间兼顾的缺点，亟需探索一种新型多元件谐振变换器拓扑结构。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种新型多元件谐振变换器，工作在软开关状态，工作范围宽，效率高。为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种多元件谐振变换器，其特征在于，包括：直流母线输入电路、方波发生器、谐振电路、变压器、整流滤波电路、负载，其中所述直流母线输入电路的输出端与所述方波发生器的输入端相连，所述方波发生器的输出端与所述谐振电路的输入端相连，所述谐振电路产生马鞍波的谐振信号，所述谐振电路的输出端与所述变压器的原边相连，所述变压器的副边与所述整流滤波电路的输入端相连，所述整流滤波电路的输出端与所述负载相连。上述技术方案中，所述方波发生器采用全桥逆变电路的桥式电路，全桥逆变电路产生的方波信号占空比为50％，所述全桥逆变电路包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4，所述第一开关管S1的漏极和所述第三开关管S3的漏极相连，所述第一开关管S1的的源极连接于所述第二开关管S2的漏极，所述第三开关管S3的源极连接于所述第四开关管S4的漏极，第二开关管S2的源极连于第四开关管S4的的源极。上述技术方案中，所述第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3以及第四开关管S4采用MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)开关管或IGBT((InsulatedGateBipolarTransistor))开关管。上述技术方案中，所述谐振电路包括主电感Lm、谐振电感Lr、陷波器，所述陷波器的一端连接于所述方波发生器第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极，陷波器的另一端连接于主电感Lm的一端及变压器T原边绕组Np的同名端，主电感Lm的另一端连接于变压器T原边绕组Np的非同名端及谐振电感Lr的一端，谐振电感Lr的另一端连接于第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极。上述技术方案中，所述方波发生器采用半桥逆变电路的桥式电路，半桥逆变电路产生的方波信号占空比为50％，所述半桥逆变电路包括第一开关管S1、第二开关管S2，第一开关管S1的源极连于第二开关管S2的漏极。上述技术方案中，所述第一开关管S1、第二开关管S2采用MOSFET开关管或IGBT开关管。上述技术方案中，所述谐振电路包括主电感Lm、谐振电感Lr、陷波器，所述变压器T包括原边绕组Np和副边绕组Ns，陷波器的一端连接于所述方波发生器第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极，陷波器的另一端连接于主电感Lm的一端及变压器T原边绕组Np的同名端，主电感Lm的另一端连于变压器T原边绕组Np的非同名端及谐振电感Lr的一端，谐振电感Lr的另一端连于和第二开关管S2的源极。上述技术方案中，所述陷波器包括串联谐振槽和陷波器电容Cp，串联谐振槽和陷波器电容Cp并联连接，所述串联谐振槽包括谐振电容Cr、陷波器电感Lp，所述谐振电容Cr与陷波器电感Lp串联连接。上述技术方案中，所述整流滤波电路包括整流电路和滤波电容Co，所述整流电路由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成，第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极连于所述变压器T副边绕组Ns同名端，第一二极管D1的阴极连于第三二极管D3的阴极、输出滤波电容Co的一端和负载Ro的一端，变压器T副边绕组Ns非同名端连于第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连于第二二极管D2的阳极、输出滤波电容Co的另一端和负载Ro的另一端。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：(1)所有开关器件的电压都直接由输入电压或输出电压箝位，开关器件电压应力低；(2)所有开关器件能够在整个工作范围和全负载范围内实现软开关，变换效率高；(3)变压器漏感得到有效利用，不存在漏感引起的环流或电压尖峰问题；(4)变换器可利用三次谐波传递功率，对能量的利用率高；(5)变换器能实现的增益范围宽，能在较小开关频率下实现增益为零，适合宽增益场合。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术多元件谐振变换器的电路结构示意图；图2是本专利技术多元件谐振变换器实施例1的电路原理图；图3是本专利技术多元件谐振变换器实施例1的主要波形图；图4(a)-图4(e)是本专利技术多元件谐振变换器实施例1在各开关模态的等效电路图；图5是本专利技术多元件谐振变换器实施例1的增益曲线图；图6是本专利技术多元件谐振变换器实施例1工作在80kHz开关频率时的工作波形图；图7是本专利技术多元件谐振变换器实施例1工作在132kHz开关频率时的工作波形图；其中，以上附图中的符号名称：A、B、C、D为桥臂中点；Vin为输入源；S1、S2、S3、S4分别为第一、第二、第三、第四开关管；Cr为谐振电容；Lr为谐振电感；Cp为陷波器电容；Lp为陷波器电感；Lm为主电感；T为变压器；D1、D2、D3、D4分别为第一、第二、第三、第四二极管；Co为输出滤波电容；Ro为负载；Np和Ns分别为变压器T的原边绕组和副边绕组；im为主电感Lm的电流；ip为原边电流；is为副边电流；Vo为输出电压；Vm为主电感Lm两端的电压；VAB为A、B两点间电压；VCD为C、D两点间电压；V1为第一开关管S1两端电压；t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10为时间。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定开关管、驱动方式之类的细节，以便透彻理解本专利技术。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。实施例1下面结合附图对本专利技术实施例1进行详细说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元件谐振变换器，其特征在于，包括：直流母线输入电路、方波发生器、谐振电路、变压器、整流滤波电路、负载，其中所述直流母线输入电路的输出端与所述方波发生器的输入端相连，所述方波发生器的输出端与所述谐振电路的输入端相连，所述谐振电路产生马鞍波的谐振信号，所述谐振电路的输出端与所述变压器的原边相连，所述变压器的副边与所述整流滤波电路的输入端相连，所述整流滤波电路的输出端与所述负载相连。

【技术特征摘要】
1.一种多元件谐振变换器，其特征在于，包括：直流母线输入电路、方波发生器、谐振电路、变压器、整流滤波电路、负载，其中所述直流母线输入电路的输出端与所述方波发生器的输入端相连，所述方波发生器的输出端与所述谐振电路的输入端相连，所述谐振电路产生马鞍波的谐振信号，所述谐振电路的输出端与所述变压器的原边相连，所述变压器的副边与所述整流滤波电路的输入端相连，所述整流滤波电路的输出端与所述负载相连。2.根据权利要求1所述的多元件谐振变换器，其特征在于，所述方波发生器采用全桥逆变电路的桥式电路，全桥逆变电路产生的方波信号占空比为50％，所述全桥逆变电路包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4，所述第一开关管S1的漏极和所述第三开关管S3的漏极相连，所述第一开关管S1的的源极连接于所述第二开关管S2的漏极，所述第三开关管S3的源极连接于所述第四开关管S4的漏极，第二开关管S2的源极连于第四开关管S4的的源极。3.根据权利要求2所述的多元件谐振变换器，其特征在于，所述第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3以及第四开关管S4采用MOSFET开关管或IGBT开关管。4.根据权利要求3所述的多元件谐振变换器，其特征在于，所述谐振电路包括主电感Lm、谐振电感Lr、陷波器，所述陷波器的一端连接于所述方波发生器第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极，陷波器的另一端连接于主电感Lm的一端及变压器T原边绕组Np的同名端，主电感Lm的另一端连接于变压器T原边绕组Np的非同名端及谐振电感Lr的一端，谐振电感Lr的另一端连接于第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极。5.根据权利要求1所述的多元件谐振变换器，其特征在于，所述方波...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵清林，刘威，李昆仑，王德玉，杨秋霞，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13