一种串联耦合变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种串联耦合变换器，至少包括两个开关变换器，开关变换器间为串联连接关系，开关变换器里面的主功率感性器件互为耦合关系，其特征在于：还包括至少一个均流单元，均流单元加在主功率开关管钳位网络以外支路上，用于在开关变换器中的主功率开关管导通时，将主功率开关管中流过的脉冲耦合电流整形为低幅值直流电流。本发明专利技术在不改变均压特性能的前提下能确保各开关管电流一致，从而降低了功率开关管的开关损耗，增强了电路的可靠性。增强了电路的可靠性。增强了电路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种串联耦合变换器


[0001]本专利技术涉及变换器
，特别涉及串联耦合变换器的电流均衡技术。

技术介绍

[0002]近年来，太阳能发电、风力发电、水力发电等技术日益成熟。在发电控制系统及电力传输中，系统的输入电压越来越高，可达数千伏。受限于现有功率开关半导体器件的工艺技术，常用开关半导体器件的耐压远达不到系统输入电压的应用要求，如选用高压IGBT又带来成本高和体积大(频率低)的问题，并且输入电压大于2KV后现有IGBT也无法满足耐压要求。为解决开关半导体应力过高问题，业界更多采用变换器串联的拓扑结构。
[0003]图1为公知串联耦合boost开关变换器原理图，图2为公知串联耦合flyback开关变换器原理图。图1、图2中主变压器两绕组为耦合关系，当开关管驱动不一致或输入电容容值有偏差时，会造成各开关变换器输入电容不均压，开关变换器由于变压器耦合的作用产生耦合电流，该耦合电流通过开关管流出或流入两输入电容，从而确保两开关变换器输入电容均压。但该耦合电流为脉冲电流波形且方向相反，会导致两开关管电流波形不一致，导致更大的开关损耗。
[0004]为了解决上述问题，以图2所示的串联耦合flyback开关变换器为例，行业内现有的一种改进方案为：在公共线上串联电阻，具体如图3所示，该串联电阻能抑制耦合脉冲电流，但会削弱耦合电流能量，一部分的耦合电流通过“热”的形式释放掉，影响了输入侧均压性能，并且两开关管仍存在电流波形不一致问题。在实际应用是串联电阻存在取值既要大又要小的矛盾，难以折中，具体来讲：串联电阻阻值越大，两开关管电流波形越接近一致，但会降低本拓扑的输入侧均压性能；串联电阻阻值越小，输入侧均压性能越好，但两开关管电流波形越不一致，而且电阻损耗严重，容易损坏。
[0005]本领域的技术人员较容易想到的解决方案是，把串联电阻换成串联电感，如图4所示，可有效解决图2中的问题，但会在开关管关闭瞬间会形成一个外置的漏感增加开关管电压应力。
[0006]因此现有的解决方案都不完美，有明显的缺点，有必要进行改进。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种串联耦合变换器，能有效解决各串联耦合变换器主功率感性器件耦合电流不一致的问题，有利于降低主功率开关管的损耗、增强电路可靠性。
[0008]本专利技术通过以下技术方案实现的：
[0009]一种串联耦合变换器，至少包括两个开关变换器和均流单元，开关变换器间为串联连接关系，开关变换器里面的主功率感性器件互为耦合关系，其特征在于：均流单元设置在主功率开关管钳位网络以外的支路，用于在开关变换器中的主功率开关管导通时，将主功率开关管中流过的脉冲耦合电流整形为低幅值直流电流。
[0010]进一步地，均流单元设置在主功率感性器件耦合电流支路上。
[0011]进一步地，均流单元中包括感性器件。
[0012]作为本专利技术串联耦合变换器的第一种具体的实施方式，其特征在于：开关变换器包括第一反激变换器和第二反激变换器，均流单元包括第一均流单元和第二均流单元；
[0013]第一反激变换器包括第一输入电容C1、第一变压器绕组L1A、第一功率开关管Q1、第二二极管D2，第二反激变换器包括第二输入电容C2、第二变压器绕组L1B、第二功率开关管Q2、第四二极管D4，第一均流单元包括第一二极管D1、第一电感L1，第二均流单元包括第三二极管D3、第二电感L2；
[0014]第一输入电容C1的负极、第二输入电容C2的正极、第一功率开关管Q1的源极、第二变压器绕组L1B的异名端、第一电感L1的一端相连接，第一电感L1的另一端和第一二极管D1的阳极相连接，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阳极、第一变压器绕组L1A的同名端相连接，第二二极管D2的阴极和第一功率开关管Q1的漏极相连，第一变压器绕组L1A的异名端和第一输入电容C1的正极相连，第二变压器绕组L1B的同名端、第三二极管D3的阴极、第四二极管D4的阳极相连接，第三二极管D3的阳极和第二电感L2的一端相连，第二电感L2的另一端、第二功率开关管Q2的源极、第二输入电容C2的负极相连接，第四二极管D4的阴极和第二功率开关管Q2的漏极相连。
[0015]作为本专利技术串联耦合变换器的第二种具体的实施方式，其特征在于：开关变换器包括第一boost开关变换器和第二boost开关变换器，均流单元为第一均流电感L2；
[0016]第一boost开关变换器包括第一输入电容C1、第一输出电容C3、第一耦合电感绕组L1A、第一功率开关管Q1、第一二极管D1，第一boost开关变换器包括第二输入电容C2、第二输出电容C4、第二耦合电感绕组L1B、第二功率开关管Q2、第二二极管D2；
[0017]第一输入电容C1的负极、第二输入电容C2的正极、第一均流电感L2的一端相连接，第一均流电感L2的另一端、第一输出电容C3的负极、第二输出电容C4的正极、第一功率开关管Q1的源极、第二功率开关管Q2的漏极相连接，第一二极管D1的阴极和第一输出电容C3的正极相连接，第二二极管D2的阳极和第二输出电容C4的负极相连接，第一耦合电感绕组L1A的同名端和第一输入电容C1的正极相连接，第一耦合电感绕组L1A的异名端、第一功率开关管Q1的漏极、第一二极管D1的阳极相连接，第二耦合电感绕组L1B的异名端和第二输入电容C2的负极相连接，第二耦合电感绕组L1B的同名端、第二功率开关管Q2的源极、第二二极管D2的阴极相连接。
[0018]作为本专利技术串联耦合变换器的第三种具体的实施方式，其特征在于：开关变换器包括第一buck开关变换器和第二buck开关变换器，均流单元为第一均流电感L2；
[0019]第一buck开关变换器包括第一输入电容C1、第一输出电容C3、第一耦合电感绕组L1A、第一功率开关管Q1、第一二极管D1，第二buck开关变换器包括第二输入电容C2、第二输出电容C4、第二耦合电感绕组L1B、第二功率开关管Q2、第二二极管D2；
[0020]第一输入电容C1的负极、第二输入电容C2的正极、第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极、第一均流电感L2的一端相连接，第一均流电感L2的另一端、第一输出电容C3的负极、第二输出电容C4的正极相连接，第一功率开关管Q1的源极、第一二极管D1的阴极、第一耦合电感绕组L1A的同名端相连接，第二功率开关管Q2的漏极、第二二极管D2的阳极、第一耦合电感绕组L1B的异名端相连接，第一耦合电感绕组L1A的异名端和第一输出电容C3的
正极相连接，第一耦合电感绕组L1B的同名端和第二输出电容C4的负极相连接，第一输入电容C1的正极和第一功率开关管Q1的漏极相连接，第二输入电容C2的负极和第二功率开关管Q2的源极相连接。
[0021]作为本专利技术串联耦合变换器的第四种具体的实施方式，其特征在于：还包括第一输入电容C1、第一输出电容C3、第二输入电容C2和第二输出电容C4，所述的开关变换器包括第一buck
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联耦合变换器，至少包括两个开关变换器和均流单元，开关变换器间为串联连接关系，开关变换器里面的主功率感性器件互为耦合关系，其特征在于：均流单元设置在主功率开关管钳位网络以外的支路，用于在开关变换器中的主功率开关管导通时，将主功率开关管中流过的脉冲耦合电流整形为低幅值直流电流。2.根据权利要求1所述的串联耦合变换器，其特征在于：均流单元设置在主功率感性器件耦合电流支路上。3.根据权利要求1所述的串联耦合变换器，其特征在于：均流单元中包括感性器件。4.根据权利要求1所述的串联耦合变换器，其特征在于：开关变换器包括第一反激变换器和第二反激变换器，均流单元包括第一均流单元和第二均流单元；第一反激变换器包括第一输入电容C1、第一变压器绕组L1A、第一功率开关管Q1、第二二极管D2，第二反激变换器包括第二输入电容C2、第二变压器绕组L1B、第二功率开关管Q2、第四二极管D4，第一均流单元包括第一二极管D1、第一电感L1，第二均流单元包括第三二极管D3、第二电感L2；第一输入电容C1的负极、第二输入电容C2的正极、第一功率开关管Q1的源极、第二变压器绕组L1B的异名端、第一电感L1的一端相连接，第一电感L1的另一端和第一二极管D1的阳极相连接，第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阳极、第一变压器绕组L1A的同名端相连接，第二二极管D2的阴极和第一功率开关管Q1的漏极相连，第一变压器绕组L1A的异名端和第一输入电容C1的正极相连，第二变压器绕组L1B的同名端、第三二极管D3的阴极、第四二极管D4的阳极相连接，第三二极管D3的阳极和第二电感L2的一端相连，第二电感L2的另一端、第二功率开关管Q2的源极、第二输入电容C2的负极相连接，第四二极管D4的阴极和第二功率开关管Q2的漏极相连。5.据权利要求1所述的串联耦合变换器，其特征在于：开关变换器包括第一boost开关变换器和第二boost开关变换器，均流单元为第一均流电感L2；第一boost开关变换器包括第一输入电容C1、第一输出电容C3、第一耦合电感绕组L1A、第一功率开关管Q1、第一二极管D1，第一boost开关变换器包括第二输入电容C2、第二输出电容C4、第二耦合电感绕组L1B、第二功率开关管Q2、第二二极管D2；第一输入电容C1的负极、第二输入电容C2的正极、第一均流电感L2的一端相连接，第一均流电感L2的另一端、第一输出电容C3的负极、第二输出电容C4的正极、第一功率开关管Q1的源极、第二功率开关管Q2的漏极相连接，第一二极管D1的阴极和第一输出电容C3的正极相连接，第二二极管D2的阳极和第二输出电容C4的负极相连接，第一耦合电感绕组L1A的同名端和第一输入电容C1的正极相连接，第一耦合电感绕组L1A的异名端、第一功率开关管Q1的漏极、第一二极管D1的阳极相连接，第二耦合电感绕组L1B的异名端和第二输入电容C2的负极相连接，第二耦合电感绕组L1B的同名端、第二功率开关管Q2的源极、第二二极管D...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClH零二M三三三五，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：