一种零电压切换推挽式变换器，其特征在于包含： 一变压器，包含一具有中心抽头的一次侧绕组以及一二次侧绕组； 一电能储存供应装置，其一端与该一次侧绕组的中心抽头电连接，另一端接地； 一第一主开关元件，其第一端电连接该一次侧绕组的一第一端，其第二端接地； 一第二主开关元件，其第一端接地，其第二端电连接该一次侧绕组的一第二端；以及 一整流电路单元，与该二次侧绕组电连接，将该二次侧绕组提供的一交流电转换输出为一直流电，使得该一次侧电路的开关元件于零电压切换。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术为一种零电压切换推挽式(Push-Pull)变换器及用于电源供应器、不断电供电系统的方法，尤指一种推挽式(Push-Pull)变换器使其一次侧电路于零电压时切换。
技术介绍
对在线式不断电供电系统(UPS)来说，一般有三种工作模式在线模式、备份模式和旁路模式。备份供电模式时由电池通过一直流-直流变换器和一逆变器向负载供电。通常由直流-直流变换器将电池电压转换升压至直流母线所需的电压值；而逆变器将直流母线的直流电压转换成交流电压输出。受单一电池的电压值所限，UPS系统中电池组一般采用串联供电的模式。为了提高系统的可靠性，所串电池的数量一般都较少，导致电池组输出电压值较低。与半桥及全桥架构的变换器相比，Push-Pull变换器具有相对较低的导通损耗，因而常被用在一些中小功率的UPS系统中。为了提高UPS系统的功率密度，提高电源系统的工作频率是必然的选择。为了使电源系统能以较高的开关频率工作，必须降低开关损耗。此外，由于蓄电池本身提供电能的能力非常有限，因此对所供电系统的效率要求相对较高。基于以上原因，对各种软开关电路的研究变得十分重要。本专利技术在充分研究电池放电特性的基础上，首先阐明了一种非常适用于UPS系统中直流-直流变换器的特殊工作模式。根据该工作模式，提出了一种UPS系统重载时、或轻载且电池处于放电后期时，利用变压器激磁电流来实现Push-Pull变换器一次侧电路零电压切换的方法，降低了电路的开关损耗，有助于UPS系统效率的提高。现有技术中实现Push-Pull直流-直流变换器软开关的方法如下(1)零电压切换Push-Pull变换器图1是变压器二次侧为同步整流的零电压切换Push-Pull变换器电路示意图。该电路利用变压器激磁电流及适当配置一次侧主开关元件和二次侧同步整流器的驱动信号来实现所有开关元件的零电压导通。该零电压电路的显著优点是对工作周期比值(duty ratio)没有特殊要求，能用于脉冲宽度调制模式(PWM)；但该电路增加了开关元件的数量，并且控制相对较为复杂，不适用于对成本要求较高的场合。(2)ZVS LCL谐振式Push-Pull变换器图2是LCL谐振式Push-Pull变换器电路示意图。其中第一个L(电路上为L1)指的是变压器折算到二次侧的漏感，这种电路的独特之处在于谐振CL单元位于整流二极管的后面，LCL谐振电路的谐振角频率为ω=L1+LL1LC]]>受变压器激磁电流和开关元件漏源电容缓冲效应的作用，一次侧的主开关元件可工作在零电压切换状态；而谐振电容对整流二极管的反向恢复也可产生一定的抑制作用。这种Push-Pull变换器虽然能实现主开关元件的ZVS导通，但它对工作周期比值的要求比较严格，需要工作周期比值比较大的定频开回路控制；而且其谐振频率的设定值最好为两倍的切换频率。如果不满足上述两个条件，其谐振效果会大受影响。此外，对于给定的切换频率和变压器漏感，其CL元件的选择也存在着折衷。如果C值选择过大，虽然谐振电容上的电压涟波及整流二极管的电压应力会较小，但必然导致C及L上电流涟波的增大；若L值较大就会导致相反的结果。此外谐振深度的选择也非常重要，否则即使开关损耗减小了，导通损耗却增加了。而且由于谐振电流直接流过负载，因此输出电压的涟波比较难以控制。(3)ZVCS LC谐振式Push-Pull变换器图3是ZVCS LC谐振式Push-Pull变换器电路示意图。谐振电路中L为变压器折算到二次侧的漏感。主开关元件的驱动为工作周期比值略小于0.5的定频脉冲。LC谐振电路的品质因素要足够低以使谐振电流ir工作在断续工作模式。该电路利用变压器的激磁电流和开关元件的漏源电容实现变压器一次侧主开关元件的零电压导通，利用变压器二次侧LC谐振电路的谐振电流(ir)为零来实现主开关元件的零电流截止。与ZVS LCL谐振式Push-Pull变换器不同，由于绝大部分的谐振电流都流过输出电容，因此比较容易控制输出电压的涟波。但是该电路谐振深度的选择非常重要，否则会导致较高的导通损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种UPS系统重载时、或轻载且电池处于放电后期时，利用变压器激磁电流来实现Push-Pull变换器一次侧电路零电压切换的方法，降低了电路的切换损耗，有助于UPS系统效率的提高。根据本案的第一构想提供了一种零电压切换推挽式变换器，其特征在于包含一变压器，包含一具有中心抽头的一次侧绕组以及一二次侧绕组；一电能储存供应装置，其一端与该一次侧绕组的中心抽头电连接，另一端接地；一第一主开关元件，其第一端电连接该一次侧绕组的一第一端，其第二端接地；一第二主开关元件，其第一端接地，其第二端电连接该一次侧绕组的一第二端；以及一整流电路单元，与该二次侧绕组电连接，将该二次侧绕组提供的一交流电转换输出为一直流电，使得该一次侧电路的开关元件于零电压切换。根据上述构想，其中该电能储存供应装置为一电瓶。根据上述构想，其中该第一主开关元件以及该第二主开关元件分别包含一寄生电容与一反并二极管。根据上述构想，其中该具有中心抽头的一次侧绕组包含具有相同匝数的两个绕组。根据上述构想，其中该变压器的二次侧更包含一中心抽头，该具有中心抽头的二次侧绕组包含具有相同匝数的两个绕组。根据上述构想，其中该变压器的一次侧与二次侧之间更包含一磁路以增加该一次侧与二次侧间的漏感，而两个一次侧绕组则采用并绕的方式组成以提高耦合度。根据上述构想，其中该整流电路单元为一桥式整流电路，与该变压器的二次侧的中心抽头，形成一正、负直流母线电压输出。根据上述构想，其中该桥式整流电路由两个双半波整流电路组成。根据上述构想，其中该整流电路单元为一双半波整流电路，将该交流电转换输出为该直流电。根据上述构想，其中该整流电路单元为一单相桥式整流电路。根据上述构想，其中该整流电路单元为一倍流整流电路。根据上述构想，其中利用该变压器的激磁电流来实现推挽式变换器的一次侧电路零电压切换。根据本案的第二构想提供了一种电源供应器的零电压切换方法，其特征在于，该电源供应器包含一变压器，其包括具有中心抽头的一次侧绕组以及一二次侧绕组；一电瓶，其一端与该一次侧绕组的中心抽头电连接；两个主开关元件，电连接该一次侧绕组；以及一整流电路单元，与该二次侧绕组电连接，将该二次侧绕组提供的一交流电转换输出为一直流电，该方法是利用该变压器的一激磁电流来实现该电源供应器的一次侧电路零电压切换。根据上述构想，其中该电源供应器为一推挽式变换器。根据本案的第三构想提供了一种不断电供电系统的控制方法，其特征在于，用以控制一零电压切换推挽式变换器，该零电压切换推挽式变换器应用在一以电能储存供应装置供电且有后续的功率变换的系统中，该控制方法包含下列步骤于重载时，该推挽式变换器操作在一固定工作周期比值；于轻载时且该电能储存供应装置处于放电后期时，该推挽式变换器操作在一固定工作周期比值；以及于轻载时且该电能储存供应装置于放电前期，该推挽式变换器操作在脉冲宽度调制(PWM)模式。附图说明图1为现有变压器二次侧采用同步整流的零电压切换Push-Pull变换器的主电路架构示意2为现有ZVS LCL谐振式Push-Pull变换器的主电路架构示意3为现有ZVCS LC谐振式Push-本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：应建平，林桦，朱秋花，蔡文荫，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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