一种多功能变结构型直流变流器制造技术

本发明专利技术公开的多功能变结构型直流变流器包括一个直流电源，由四个开关管和两个多刀多掷开关、两个短路棒构成的逆变电路，一个隔离滤波电路，由四个二极管和一个多刀多掷开关、一个短路棒构成的整流电路，一个输出滤波电容。该电路通过对三个多刀多掷开关和三个短路棒连接状态的不同组合，可以得到如下五种不同功能结构的直流变流器。当直流变流器输入电压范围较宽时，可以通过变换拓扑结构来实现根据输入电压高低的不同以最优电路拓扑实现变流，提高了变流器的效率，减少了系统的元件冗余，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流变流器，尤其是利用变拓扑结构实现不用LLC谐振 电路的多功能直流变流器。技术背景在实际工业应用中，变流器经常会遇到宽范围电压输入的变流情况，比 如，在燃料电池的应用中，往往要在系统中加入后备电池以提高燃料电池的 稳定性，从而防止燃料电池的失效而导致系统整体断电。实际系统中的燃料 电池和后备电池有交叠区域(例如燃料电池输出为200-400Vdc，后备电池电 压为48-96Vdc)，因为输入电压的范围很宽，如果采用单一变流器实现变流 器功能，几乎没有能够在如此宽范围输入电压的情况下都能比较有效率的实 现变压的单一拓扑，因此单一拓扑在该输入情况下的效率比较低，同时为了 用一套参数达到宽范围输入电压下系统均能稳定工作则参数选取范围很窄， 这给系统参数的设计带来了较大的难题；如果采用两种不同拓扑并联实现变 流器的话，部分元器件会冗余，并且随着元器件的增多系统的稳定性也同时
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有变拓扑功能的适用宽范围输入、高效率输 出的多功能变结构型直流变流器。本专利技术的多功能变结构型直流变流器，它包括1) 直流输入电源，用于提供直流电压；2) 第一直流-交流转换电路，用于将所述输入的直流电压逆变成第一高 频交流电压，包含第一主开关管，第二主开关管，第一谐振电容，第一谐振 电感器，由第一、第二、第三三个子开关组成的第一多刀多掷联动开关和第 一短路棒；第一主开关管的漏极与第一子开关的第一个端子及第二子开关的 第一个端子相连，源极与直流输入电源的负极和第二子开关的第二个端子相 连，第二主开关管的漏极和第三子开关的转换点相连，源极与第二子开关的 转换点及第一谐振电容的一端相连，第一谐振电容的另一端和第一子开关的 第二个端子及第一短路棒的第一个固定端子相连，第一短路棒的第二个固定 端子与电源的正极相连，第一谐振电感器一端与第一子开关的转换点和第三 子开关的第一个端子相连，第三子开关的第二个端子和直流输入电源的正极相连；3) 第二直流-交流转换电路，用于将所述输入的直流电压逆变成第二高 频交流电压，包含第三主开关管，第四主开关管，第二谐振电容，第二谐振 电感器，由第四、第五、第六三个子开关组成的第二多刀多掷联动开关和第 二短路棒；第三主开关管的漏极与第四子开关的第一个端子和第五子开关的 第一个端子相连，源极与直流输入电源的负极和第五子开关的第二个端子相 连，第四主开关管的漏极和第六子开关的转换点相连，源极与第五子开关的 转换点及第二谐振电容的一端相连，第二谐振电容的另一端和第四子开关的 第二个端子及第二短路棒的第一个固定端子相连，第二短路棒的第二个固定 端子与电源的正极相连，第二振电感器一端与第四子开关的转换点和第六子 开关的第一个端子相连，第六子开关的第二个端子和直流输入电源的正极相 连；4) 隔离滤波电路，该隔离滤波电路包括含有内在漏感和激磁电感的第一 隔离变压器，隔离滤波电容和含有内在漏感和激磁电感的第二隔离变压器， 所述第一隔离变压器具有两个原边绕组，第二隔离变压器具有两个副边绕组， 第一隔离变压器的第一原边绕组的同名端与第二原边绕组的异名端和直流输 入电源的正极相连，第一隔离变压器的第一原边绕组的异名端和第一谐振电 感器的另一端相连，第一隔离变压器的第二原边绕组的同名端和第二谐振电 感器的另一端相连，所述隔离滤波电容串联在第一隔离变压器的副边绕组和 第二隔离变压器的原边绕组之间；5) 整流电路，包括四个整流二极管，由第七、第八、第九三个子开关组 成的第三多刀多掷联动开关和第三短路棒，第一整流二极管的阳极与第二整 流二极管的阴极相连，第二整流二极管的阳极与第八子开关的第一个端子和 第三短路棒的第一个固定端子相连，第四整流二极管的阳极与第三整流二极 管的阴极相连，第三整流二极管的阳极与第九子开关的第一个端子和第三短 路棒的第二个固定端子相连，第一整流二极管的阴极与第四整流二极管的阴 极相连;第八子开关的转换点与第二隔离变压器第一副边绕组的同名端相连， 第八子开关的第二个端子与第一、第二整流二极管的接点相连，第九子开关 的转换点与第二隔离变压器第二副边绕组的异名端相连，第九子开关的第二 个端子与第三、第四整流二极管的接点相连，第七子开关的第一个端子与第 三短路棒的活动端子相连，第七子开关的第二端子与第二隔离变压器的第一 副边绕组的异名端和第二副边绕组的同名端相连；6)输出滤波电容，用于将整流电路输出的脉冲电流滤成直流电压输出给 负载，滤波电容的一端与第一、第四整流二极管的接点相连，滤波电容的另 一端与第七子开关的转换点相连上述的多功能变结构型直流变流器通过多刀多掷开关和短路棒连接状态的不同组合，可以得到如下五种不同功能结构的直流变流器第一种，第一直流-交流转换电路中的第一子开关的转换点接至第一个端 子，第二子开关的转换点接至第二个端子，第三子开关的转换点接至第一个 端子，第一短路棒闭合，第二直流-交流转换电路中的第四子开关的转换点接 至第一个端子，第五子开关的转换点接至第二个端子，第六子开关的转换点 接至第一个端子，第二短路棒闭合，整流电路中第七子开关的转换点接至第 一个端子，第八子开关的转换点接至第二个端子，第九子开关的转换点接至 第二个端子，第三短路棒闭合，形成具有输入逆变推挽结构，电源并联滤波 电容，输出整流全桥结构的升压式多谐振式直流变流器。第二种，第一直流-交流转换电路中的第一子开关的转换点接至第二个端子，第二子开关的转换点接至第一个端子，第三子开关的转换点接至第二个 端子，第一短路棒断开，第二直流-交流转换电路中的第四子开关的转换点接 至第二个端子，第五子开关的转换点接至第一个端子，第六子开关的转换点 接至第二个端子，第二短路棒断开，整流电路中第七子开关的转换点接至第 二个端子，第八子开关的转换点接至第一个端子，第九子开关的转换点接至 第一个端子，第三短路棒断开，形成具有输入逆变交错并联结构，输出整流 全波结构的降压式多谐振式直流变流器。第三种，第一直流-交流转换电路中的第一子开关的转换点接至第一个端 子，第二子开关的转换点接至第二个端子，第三子开关的转换点接至第一个 端子，第一短路棒闭合，第二直流-交流转换电路中的第四子开关的转换点接 至第一个端子，第五子开关的转换点接至第二个端子，第六子开关的转换点 接至第一个端子，第二短路棒闭合，整流电路中第七子开关的转换点接至第 二个端子，第八子开关的转换点接至第一个端子，第九子开关的转换点接至 第一个端子，第三短路棒断开，形成具有输入逆变推挽结构，输出整流全波 结构的降压式多谐振式直流变流器。第四种，第一直流-交流转换电路中的第一子开关的转换点接至第二个端 子，第二子开关的转换点接至第一个端子，第三子开关的转换点接至第二个 端子，第一短路棒断开，第二直流-交流转换电路中的第四子开关的转换点接至第二个端子，第五子开关的转换点接至第一个端子，第六子开关的转换点 接至第二个端子，第二短路棒断开，整流电路中第七子开关的转换点接至第 一个端子，第八子开关的转换点接至第二个端子，第九子开关的转换点接至 第二个端子，第三短路棒闭合，形成具有输入逆变交错并联结构，输出整流 全桥结构的升压式多谐振式直流变流器。第五种，第一直流-交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能变结构型直流变流器，其特征在于它包括：１）直流输入电源（Ｖｉｎ），用于提供直流电压；２）第一直流－交流转换电路（１１０），用于将所述输入的直流电压逆变成第一高频交流电压，包含第一主开关管（Ｓ１），第二主开关管（Ｓ２），第一谐振电容（ＣＳ１），第一谐振电感器（ＬＳ１），由第一、第二、第三三个子开关（Ｋ１－ａ、Ｋ１－ｂ、Ｋ１－ｃ）组成的第一多刀多掷联动开关（Ｋ１）和第一短路棒（Ｋ１－ｄ）；第一主开关管（Ｓ１）的漏极与第一子开关（Ｋ１－ａ）的第一个端子（１）及第二子开关（Ｋ１－ｂ）的第一个端子（２）相连，源极与直流输入电源（Ｖｉｎ）的负极和第二子开关（Ｋ１－ｂ）的第二个端子（１）相连，第二主开关管（Ｓ２）的漏极和第三子开关（Ｋ１－ｃ）的转换点相连，源极与第二子开关（Ｋ１－ｂ）的转换点及第一谐振电容（ＣＳ１）的一端相连，第一谐振电容（ＣＳ１）的另一端和第一子开关（Ｋ１－ａ）的第二个端子（２）及第一短路棒（Ｋ１－ｄ）的第一个固定端子相连，第一短路棒（Ｋ１－ｄ）的第二个固定端子与电源（Ｖｉｎ）的正极相连，第一谐振电感器（ＬＳ１）一端与第一子开关（Ｋ１－ａ）的转换点和第三子开关（Ｋ１－ｃ）的第一个端子（１）相连，第三子开关（Ｋ１－ｃ）的第二个端子（２）和直流输入电源（Ｖｉｎ）的正极相连；３）第二直流－交流转换电路（１２０），用于将所述输入的直流电压逆变成第二高频交流电压，包含第三主开关管（Ｓ３），第四主开关管（Ｓ４），第二谐振电容（ＣＳ２），第二谐振电感器（ＬＳ２），由第四、第五、第六三个子开关（Ｋ２－ｅ、Ｋ２－ｆ、Ｋ２－ｇ）组成的第二多刀多掷联动开关（Ｋ２）和第二短路棒（Ｋ２－ｈ）；第三主开关管（Ｓ３）的漏极与第四子开关（Ｋ２－ｅ）的第一个端子（１）和第五子开关（Ｋ２－ｆ）的第一个端子（２）相连，源极与直流输入电源（Ｖｉｎ）的负极和第五子开关（Ｋ２－ｆ）的第二个端子（１）相连，第四主开关管（Ｓ４）的漏极和第六子开关（Ｋ２－ｇ）的转换点相连，源极与第五子开关（Ｋ２－ｆ）的转换点及第二谐振电容（ＣＳ２）的一端相连，第二谐振电容（ＣＳ２）的另一端和第四子开关（Ｋ２－ｅ）的第二个端子（２）及第二短路棒（Ｋ２－ｈ）的第一个固定端子相连，第二短路棒（Ｋ２－ｈ）的第二个固定端子与电源（Ｖｉｎ）的正极相连，第二振电感器（ＬＳ２）一端与第四子开关（Ｋ２－ｅ）的转换点和第六子开关（Ｋ２－ｇ）的第一个端子（１）相连，第六子开关（Ｋ２－...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威，吕征宇，邓哲，戎萍，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]