一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，该变换器结构通过多个变压器副边绕组分别串联来实现多个直流变换器并联输入，以此增大输出功率。由于各变压器参数相同，每个变压器的各副边绕组匝数相同，因此，各变压器的输出电流和输出电压均相同，各变压器的输出功率相同，解决了由于电感电容组合模块各电感电容组合子模块由于器件参数差异导致的各个并联开关电路功率严重不均衡的问题，同时，输入到各整流子模块的电压和电流也相同，解决了整流模块中多个整流桥串联或者多个整流桥并联的均压和均流问题。

A High Frequency Isolated High Power DC Converter Topology

【技术实现步骤摘要】
一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构
本技术涉及电子电路，尤其涉及一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构。
技术介绍
高频隔离大功率直流变换器一直是电力电子行业研究的热点，但由于受单个功率器件开关管功率等级的限制，要开发大功率高频隔离直流变换器，很多情况下必须采用多个功率开关管并联。但是多个并联的开关管工作在高频条件下时，由于各功率开关管参数不同，开关管的驱动和均流问题在实际使用中会极大地影响产品可靠性。
技术实现思路
本技术主要目的在于，提供一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，以解决现有的采用多个功率开关管并联的直流变换器工作在高频条件下时，由于各功率开关管参数的差异会导致并联输入的多个直流变换器功率不均衡的问题。一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，包括依次相连接的电压源电路、开关网络、电感电容组合模块、变压器模块、整流模块和滤波模块；所述开关网络包括n个开关电路，所述电感电容组合模块包括n个电感电容组合子模块，所述变压器模块包括n个变压器，所述变压器包括一个原边绕组和m个副边绕组，所述整流模块包括w个整流子模块；其中：第k个开关电路与所述电压源电路连接，用于将所述电压源电路输出的电压斩波变成方波后输出给第k个电感电容组合子模块，第k个电感电容组合子模块与第k个变压器的原边绕组连接，各变压器的第h个副边绕组相互串联后连接第h个整流子模块的输入端，所述w个整流子模块相互串联或并联后与所述滤波模块连接；其中m、n、h、k、w均为大于1的自然数；所述n个变压器参数相同，所述m个副边绕组匝数相同。优选地，其中m的值为2或3，w的值为2或3。优选地，其中m的值为3，n的值为2，w的值为3。优选地，其中m的值为2，n的值为4，w的值为4。优选地，其中n为大于或等于4的偶数，所述电压源电路包括电压源和由j个极性电容相互串联形成的电容组合电路，所述电容组合电路与所述电压源并联；第2j-1个开关电路和第2j个开关电路并联在第j个极性电容的两端。优选地，其中所述电压源为单相无源功率因数校正电路、单相有源功率因数校正电路、三相无源功率因数校正电路或三相有源功率因数校正电路。优选地，其中所述开关电路基于功率半导体开关组成。优选地，其中所述功率半导体开关是金属-氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、电力晶体管、绝缘栅场效应管、门极可关断晶闸管或晶闸管。与现有技术相比，本技术提供的高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，该变换器结构通过多个变压器副边绕组分别串联来实现多个直流变换器并联输入，以此增大输出功率。由于各变压器参数相同，每个变压器的各副边绕组匝数相同，因此，各变压器的输出电流和输出电压均相同，各变压器的输出功率相同，解决了由于电感电容组合模块各电感电容组合子模块由于器件参数差异导致的各开关电路功率严重不均衡的问题，同时，输入到各整流子模块的电压也相同，解决了整流模块中多个整流桥串联或者多个整流桥并联的均压和均流问题。附图说明图1是本技术高频隔离大功率直流变换器拓扑结构电路示意图；图2是本技术高频隔离大功率直流变换器拓扑结构框图；图3a至图3e是开关电路的5种电路结构示意图；图4a至图4h是电感电容组合子模块所采用的一个电感和一个电容的任意组合的8种结构示意图；图5a至图5n是电感电容组合子模块所采用的两个电感和一个电容或者是一个电感和两个电容的任意组合的14种结构示意图；图6是电感电容组合子模块所采用的四个元素中至少有一个电感和一个电容的各种组合的结构示意图；图7a至图7b是电感电容组合子模块所采用的耦合电感与电容进行的串并联组合的结构示意图；图8a至图8d是整流子模块4种结构示意图；图8e至图8l是包含两个整流子模块并进行串联或并联的8种结构示意图；图9a至图9d是滤波模块的4种结构示意图；图10是基于图2扩展的多路输入并联高频隔离大功率直流变换器拓扑结构结构的功能框图示意图；图11是两路输入并联且变压器副边三绕组交叉串联的大功率直流变换器拓扑结构示意图；图12是两路输入并联且三路输出整流串联的大功率直流变换器拓扑结构示意图；图13是四路输入并串联大功率直流变换器拓扑结结构示意图；图14是图13结构的具体实施电路示意图；图15是基于图13结构扩展的多路输入并串联的大功率直流变换器拓扑结构示意图；图16是基于图2结构拓展的两路三电平全桥并联输入且输出串联大功率直流变换器拓扑结构示意图；图17是基于图2结构拓展的两路三电平全桥并联输入且输出并联大功率直流变换器拓扑结构示意图；图18是两路输入并联大功率隔离直流变换器结构示意图；图19是直流变换器基本工作原理框图；图20是图18结构的仿真波形示意图；图21是图18结构中电感LM1和LM2参数偏差±5％极限条件下的仿真波形图22是图18结构中电感Lr1和Lr2参数偏差±5％极限条件下的仿真波形。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步详细说明。本技术实施例提供的高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，包括依次相连接的电压源电路、开关网络1、电感电容组合模块2、变压器模块3、整流模块4和滤波模块5。开关网络1包括n个开关电路101，电感电容组合模块2包括n个电感电容组合子模块201，变压器模块3包括n个变压器，变压器包括一个原边绕组和m个副边绕组，整流模块4包括w个整流子模块401；其中：第k个开关电路101与电压源电路连接，用于将电压源电路输出的电压斩波变成方波后输出给第k个电感电容组合子模块201，第k个电感电容组合子模块201与第k个变压器的原边绕组连接，各变压器的第h个副边绕组相互串联后连接第h个整流子模块401的输入端，w个整流子模块401相互串联或并联后与滤波模块5连接；其中m、n、h、k、w均为大于1的自然数，w与m的值可以相等或不相等；n个变压器参数相同，m个副边绕组匝数相同。该高频隔离大功率直流变换器拓扑结构中：电压源电路为整个直流变换器提供能量，电压源电路可以是单相无源功率因数校正电路、单相有源功率因数校正电路、三相无源功率因数校正电路或三相有源功率因数校正电路，或其他类型的稳压源电路。各开关电路101是相同结构，相同参数的，各开关电路101可以是图3a、图3b、图3c、图3d和图3e中的任一种电路结构，开关电路101基于功率半导体开关组成，其中功率半导体开关可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、电力晶体管(GTR)、绝缘栅场效应管(PMOS)、门极可关断晶闸管(GTO)或晶闸管(可控硅)等其他类型的功率半导体开关中的任何一种。电感电容组合子模块201包括至少一个电容器件和至少一个电感器件，电感器件可以是耦合电感。电感电容组合子模块201可以是图4a至图4h中所列的一个电感和一个电容的任意组合，也可以是图5a至图5n中所列两个电感和一个电容的任意组合或者一个电感和两个电容的任意组合，也可以是图6所示的四个元素(每个方框代表一个元素)中至少有一个电感和一个电容的任意组合，也可以是图7a至图7b所示的耦合电感与电容进行的串并联组合。更多类似的多个电感或耦合电感和多个电容串并联，并任意摆放串并联的位置，也均在本技术保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，其特征在于，包括依次相连接的电压源电路、开关网络、电感电容组合模块、变压器模块、整流模块和滤波模块；所述开关网络包括n个开关电路，所述电感电容组合模块包括n个电感电容组合子模块，所述变压器模块包括n个变压器，所述变压器包括一个原边绕组和m个副边绕组，所述整流模块包括w个整流子模块；其中：第k个开关电路与所述电压源电路连接，用于将所述电压源电路输出的电压斩波变成方波后输出给第k个电感电容组合子模块，第k个电感电容组合子模块与第k个变压器的原边绕组连接，各变压器的第h个副边绕组相互串联后连接第h个整流子模块的输入端，所述w个整流子模块相互串联或并联后与所述滤波模块连接；其中m、n、h、k、w均为大于1的自然数；所述n个变压器参数相同，所述m个副边绕组匝数相同。

【技术特征摘要】
1.一种高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，其特征在于，包括依次相连接的电压源电路、开关网络、电感电容组合模块、变压器模块、整流模块和滤波模块；所述开关网络包括n个开关电路，所述电感电容组合模块包括n个电感电容组合子模块，所述变压器模块包括n个变压器，所述变压器包括一个原边绕组和m个副边绕组，所述整流模块包括w个整流子模块；其中：第k个开关电路与所述电压源电路连接，用于将所述电压源电路输出的电压斩波变成方波后输出给第k个电感电容组合子模块，第k个电感电容组合子模块与第k个变压器的原边绕组连接，各变压器的第h个副边绕组相互串联后连接第h个整流子模块的输入端，所述w个整流子模块相互串联或并联后与所述滤波模块连接；其中m、n、h、k、w均为大于1的自然数；所述n个变压器参数相同，所述m个副边绕组匝数相同。2.如权利要求1所述的高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，其特征在于，m的值为2或3，w的值为2或3。3.如权利要求1所述的高频隔离大功率直流变换器拓扑结构，其特征在于，m...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏建国，邓礼宽，
申请(专利权)人：深圳市优优绿能电气有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44