一种功率可调LC输入串联输出并联直流变压器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种功率可调LC输入串联输出并联直流变压器及控制方法。该直流变压器包括多个LC谐振变换器模块和一个辅助功率控制桥臂。其中LC谐振电路开环工作在谐振频率下，实现零电流开关。正向传输功率时，辅助桥臂上管持续关断利用二极管进行续流，下管以一定的占空比导通；而功率反向传输时，辅助桥臂下管持续关断利用二极管进行续流，上管以一定的占空比导通。通过调节辅助桥臂上管或者下管的占空比大小实现整个直流变压器的功率可调。从而在无需变频的情况下，达到了功率可调的目的。

A Power Adjustable LC Input Series Output Parallel DC Transformer and Its Control Method

The invention discloses a power adjustable LC input series output parallel DC transformer and a control method. The DC transformer consists of several LC resonant converter modules and an auxiliary power control arm. The open-loop LC resonant circuit operates at resonant frequency to realize zero-current switching. When the power is transmitted forward, the upper tube of the auxiliary bridge arm is continuously switched off by diodes, and the lower tube is turned on at a certain duty cycle. When the power is transmitted backward, the lower tube of the auxiliary bridge arm is continuously switched off by diodes, and the upper tube is turned on at a certain duty cycle. The power of the whole DC transformer can be adjusted by adjusting the duty ratio of the upper tube or the lower tube of the auxiliary bridge arm. Thus, the power can be adjusted without frequency conversion.

【技术实现步骤摘要】
一种功率可调LC输入串联输出并联直流变压器及控制方法
本专利技术属于电力电子
，尤其涉及的一种功率可调LC输入串联输出并联直流变压器及控制方法。
技术介绍
作为电力电子集成技术的重要分支，多变换器串并联系统一直是近年来研究的热点。由于多模块串并联系统具有降低开发难度、方便扩容、实现系统冗余、可靠性高等优点，其广泛运用于分布式发电、电力电子变压器及不间断电源等系统中。对于多变换器串并联系统，不同串并联组合方式的系统应用于不同的场合。以ISOP系统为例，其适用于高电压输入，大电流输出的场合。例如城市轨道交通、电气化铁路以及船舶供电系统中的大功率直流开关电源。由LC谐振变换器串并联而成的LC谐振型直流变压器以其拓扑结构简单，以准正弦型电流波形工作，易于实现软开关，变换器效率高，参数设计方便，控制理论较为成熟而得到广泛的使用。而且，串联谐振变换器具有短路自保护特性，当负载短路时，谐振电感可以阻止电流突增，使保护电路有充分的时间动作。由于谐振电流会随着负载电流的减小而减小，因此电路在轻载时仍能保证较高的效率。谐振电容具有阻断直流的作用，能够有效阻隔谐振电流中的直流分量，这样不用外加控制就本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于辅助桥臂的功率可调LC输入串联输出并联直流变压器，其特征在于：包括N个DC‑DC变换器，N为整数且大于等于2：所述DC‑DC变换器包括N‑1个LC串联谐振变换器模块，以及一个辅助桥臂模块；其中，N‑1个LC谐振变换器，用于作为整个变换器的功率传输模块；辅助桥臂模块，用于用作控制整个变换器的功率；每个LC串联谐振变换器模块的输入端分别并联于相应的输入分压电容的两端，输出端并联后接在负载的两侧，每个LC串联谐振变换器均有自己的控制环路，模块间控制器无互联线，实现了每个模块的独立控制。

【技术特征摘要】
1.基于辅助桥臂的功率可调LC输入串联输出并联直流变压器，其特征在于：包括N个DC-DC变换器，N为整数且大于等于2：所述DC-DC变换器包括N-1个LC串联谐振变换器模块，以及一个辅助桥臂模块；其中，N-1个LC谐振变换器，用于作为整个变换器的功率传输模块；辅助桥臂模块，用于用作控制整个变换器的功率；每个LC串联谐振变换器模块的输入端分别并联于相应的输入分压电容的两端，输出端并联后接在负载的两侧，每个LC串联谐振变换器均有自己的控制环路，模块间控制器无互联线，实现了每个模块的独立控制。2.根据权利要求1所述的基于辅助桥臂的功率可调LC输入串联输出并联直流变压器，其特征在于：LC串联谐振变换器模块包括输入分压电容Cdi、变换器原边、变换器副边以及输出电容Coi，变换器原边的输入端并联于相应的输入分压电容Cdi的两端，则变换器原边与变换器副边通过磁路耦合连接，变换器副边的输出端并联于输出电容Coi的两端，然后并联于低压直流端，i＝1,2,...,N。3.根据权利要求2所述的基于辅助桥臂的功率可调LC输入串联输出并联直流变压器，其特征在于：LC串联谐振变换器模块包含变换器原边全桥和副边全桥电路，其中变换器原边全桥电路包括：第一开关管Qi1、第二开关管Qi2、第三开关管Qi3、第四开关管Qi4，原边谐振电感Lri、原边谐振电容Cri和原边绕组，第一开关管至第四开关管均反并联一个二极管，然后分别设置于原边全桥电路的第一桥臂和第二桥臂；第一桥臂中点经过原边谐振电感Lri与原边绕组同名端连接，第二桥臂中点经原边谐振电容Cri与原边绕组另一端连接；变换器副边全桥电路包括：第五开关管Qi5、第六开关管Qi6、第七开关管Qi7、第八开关管Qi8和副边绕组；第五开关管Qi5、第六开关管Qi6、第七开关管Qi7、第八开关管Qi8均反并联一个二极管，然后分别设置于变换器副边全桥电路的第一桥臂和第二桥臂；第一桥臂中点与副边绕组同名端连接，第二桥臂中点与副边绕组另一端连接；i＝1,2,...,N-1。4.根据权利要求3所述的基于辅助桥臂的功率可调LC输入串联输出并联直流变压器，其特征在于：LC串联谐振变换器模块：第一开关管Qi1和第二开关管Qi2的驱动波形互补且占空比均为固定50％，第三开关管Qi3和第四开关管Qi4驱动波形互补且占空比均为固定50％，第一开关管Qi1和第四开关管Qi4驱动波形相同，第二开关管Qi2驱动和第三开关管Qi3驱动波形相同；第五开关管Qi5和第六开关管Qi6的驱动波形互补且占空比均为固定50％，第七开关管Qi7和第八开关管Qi8驱动波形互补且占空比均为固定50％，第五开关管Qi5和第八开关管Qi8驱动波形相同，第六开关管Qi6驱动和第七开关管Qi7驱动波形相同；第一开关管Qi1的驱动波形和第五开关管Qi5的驱动波形也是相同的；开关管的开关频率和谐振腔的谐振频率相同，为5.根据权利要求1所述的基于辅助桥臂的功率可调LC输入串联输出并联直流变压器，其特征在于：辅助桥臂模块包括输入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈武，姚金杰，薛晨炀，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32