本发明专利技术公开了一种串并联型超高频直流变换装置，包括串并联型超高频直流变换器和同相驱动器，串并联型超高频直流变换器配置有两个全控开关，同相驱动器用于采集直流输出电压，并产生两路同相的驱动信号来控制两个全控开关同步通断；同相驱动器的第一端作为输出端用于产生驱动控制信号，与串并联型超高频直流变换器的第一端相连，表示同相驱动器的控制信号用于控制串并联型超高频直流变换器正常工作，同相驱动器的第二端作为输入端用于采集直流输出电压，与串并联型超高频直流变换器的第二端相连，表示同相驱动器采集串并联型超高频直流变换器的直流输出电压。本发明专利技术具有结构简单可靠、有较强的升压能力和更宽的功率范围等优点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
一种串并联型超高频直流变换装置
[0001]本专利技术涉及电力电子功率变换的
，尤其是指一种串并联型超高频直流变换装置。
技术介绍
[0002]随着电力电子技术的快速发展，功率变换器也正朝着高功率密度、小型化和快速动态响应等性能不断发展。由于传统功率变换器的开关频率处于兆赫兹之下，其通常需要采用大容量的无源器件进行储能，从而导致了较低功率密度和动态响应速度。提升开关频率虽然可以有效解决这些问题，但同时也会产生更多开关损耗，特别是只能采用硬开关驱动方式的传统功率变换器，已经不再适合高频化。
[0003]在上述背景下，基于软开关技术的超高频(Very High Frequency，VHF)直流变换器在近年来广受研究学者的关注。随着开关频率提升到30MHz～300MHz，其无源器件可以缩小成为小容量的贴片封装，从而有效提高功率密度和系统响应速度。同时，它还可以采用陶瓷电容或云母电容等类型来代替电解电容，这样也大大提高变换器的使用寿命。传统超高频直流变换器包括直流电源、逆变单元、匹配单元(可选的)和整流单元。逆变单元负责将直流电源转换成交流输出，匹配单元负责调整逆变单元输出侧的等效负载，而整流单元负责将交流输出转换成稳定的直流输出。
[0004]其中，超高频直流变换器的逆变单元起着十分重要的作用，往往决定着变换器的性能。目前，逆变单元主要包括有：Class E型、ClassΦ2型、半桥型、交错并联型和推挽型等。对于采用单开关单电感的Class E型、ClassΦ2型逆变单元，其仅适用于低功率场合，因为增大功率会使得电感和开关需要承受较大的电流应力，从而导致较多的损耗并且不利于开关器件的选择。而对于采用双开关双电感的半桥型、交错并联型和推挽型逆变单元，虽然它们的电感和开关可以共同分担电流应力，使得可以它们的功率范围得到拓宽，然而，它们两个交替运行的开关也增大驱动控制难度。因为，其驱动方法通常是由振荡器产生一对相位差为180
°
的高频控制信号，但由于两路信号的不对称驱动结构较难保证信号反相，从而也影响到变换器的性能。以上这些问题无疑会限制了超高频直流变换器的应用，特别是在大功率场合下的应用需求越来越多。
[0005]有鉴于此，要设计出适用于大功率的高性能、高功率密度和驱动结构简单的超高频直流变换器是非常必要的。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构简单可靠、有较强的升压能力和更宽的功率范围的串并联型超高频直流变换装置，以解决现阶段超高频直流变换器在大功率应用场合下性能差，结构复杂、驱动设计难度大的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种串并联型超高频直流变换装置，包括串并联型超高频直流变换器和同相驱动器，其中，所述串并联型超高频直流变换器
用于将恒定的直流输入电压转换为另一恒定的直流输出电压，配置有两个全控开关，分别为第一全控开关和第二全控开关，所述同相驱动器用于采集直流输出电压，并产生两路同相的驱动信号来控制上述两个全控开关同步通断；所述同相驱动器的第一端作为输出端用于产生驱动控制信号，与串并联型超高频直流变换器的第一端相连，表示同相驱动器的控制信号用于控制串并联型超高频直流变换器正常工作，所述同相驱动器的第二端作为输入端用于采集直流输出电压，与串并联型超高频直流变换器的第二端相连，表示同相驱动器采集串并联型超高频直流变换器的直流输出电压。
[0008]优选的，所述串并联型超高频直流变换器由依次并联在一起的直流输入电源、逆变单元、整流单元、输出电容和负载电阻组成，其中，所述逆变单元用于将一个直流电源的恒定直流电压转换为交流输出电压，所述整流单元用于将交流输入电压转换为恒定直流输出电压。
[0009]优选的，所述逆变单元包括第一谐振电路单元和第二谐振电路单元；所述第一谐振电路单元包括第一电感、第一电容和第一全控开关；所述第二谐振电路单元包括第二电感、第二电容和第二全控开关；所述第一电感的一端分别与第二全控开关的第一端、第二电容的一端和直流输入电源的正极连接；所述第二电感的一端分别与第一全控开关的第二端、第一电容的一端和直流输入电源的负极连接；所述第一电感的另一端分别与第一全控开关的第一端和第一电容的另一端相连，并作为交流输出的正极；所述第二电感的另一端分别与第二全控开关的第二端和第二电容的另一端端相连，并作为交流输出的负极。
[0010]优选的，所述第一谐振电路单元还包括第三电感和第三电容；所述第二谐振电路单元还包括第四电感和第四电容；所述第三电容的一端分别与第一电感的另一端、第一全控开关的第一端和第一电容的另一端相连，并作为交流输出的正极；所述第三电容的另一端与第三电感的一端相连；所述第三电感的另一端分别与第二电感的一端、第一全控开关的第二端、第一电容的一端和直流输入电源的负极相连；所述第四电容的一端分别与第一电感的一端、第二全控开关的第一端、第二电容的一端和直流输入电源的正极相连；所述第四电容的另一端与第四电感的一端相连；所述第四电感的另一端分别与第二电感的另一端、第二全控开关的第二端和第二电容的另一端相连，并作为交流输出的负极。
[0011]优选的，所述逆变单元还包括第五电容和第五电感；所述第五电容的一端分别与第一电感的另一端、第一全控开关的第一端和第一电容的另一端相连，并作为交流输出的正极；所述第五电容的另一端与第五电感的一端相连；所述第五电感的另一端分别与第二电感的另一端、第二全控开关的第二端和第二电容的另一端相连，并作为交流输出的负极。
[0012]优选的，所述第一全控开关和第二全控开关的第三端分别与同相驱动器的第一端相连。
[0013]优选的，所述第一全控开关和第二全控开关均为N沟道MOSFET、P沟道MOSFET或GaN FET，其第一端和第二端分别为N沟道MOSFET、P沟道MOSFET或GaN FET的漏极和源极，其第三端为门极。
[0014]优选的，所述整流单元包括第六电感、第六电容和第一二极管；所述第六电感的一端与逆变单元的正极相连；所述第六电感的另一端分别与第六电容器的一端和第一二极管的阳极相连；所述第一二极管的阴极作为直流输出的正极，分别与输出电容的一端和负载电阻的一端相连，其中输出电容的一端作为串并联型超高频直流变换器的第二端；所述第
六电容器的另一端与逆变单元的负极相连，作为直流输出的负极，并分别与输出电容的另一端和负载电阻的另一端相连。
[0015]优选的，所述同相驱动器包括滞环比较器、振荡器、第一驱动模块和第二驱动模块；所述滞环比较器采集直流输出电压，并通过所设置的输出电压上下限值和参考电压值进行比较后，来产生使能控制信号，所述滞环比较器的第一端和第二端分别作为同相驱动器的第二端和参考电压的输入，所述滞环比较器的第三端作为使能控制信号的输出；所述振荡器采用一个与非门，用于产生受滞环比较器使能控制的超高频控制信号，所述振荡器的第一端与滞环比较器的第三端连接作为使能控制信号的输入，所述振荡器的第二端作为超高频时钟本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种串并联型超高频直流变换装置，其特征在于：包括串并联型超高频直流变换器和同相驱动器，其中，所述串并联型超高频直流变换器用于将恒定的直流输入电压转换为另一恒定的直流输出电压，配置有两个全控开关，分别为第一全控开关和第二全控开关，所述同相驱动器用于采集直流输出电压，并产生两路同相的驱动信号来控制上述两个全控开关同步通断；所述同相驱动器的第一端作为输出端用于产生驱动控制信号，与串并联型超高频直流变换器的第一端相连，表示同相驱动器的控制信号用于控制串并联型超高频直流变换器正常工作，所述同相驱动器的第二端作为输入端用于采集直流输出电压，与串并联型超高频直流变换器的第二端相连，表示同相驱动器采集串并联型超高频直流变换器的直流输出电压。2.根据权利要求1所述的一种串并联型超高频直流变换装置，其特征在于：所述串并联型超高频直流变换器由依次并联在一起的直流输入电源、逆变单元、整流单元、输出电容和负载电阻组成，其中，所述逆变单元用于将一个直流电源的恒定直流电压转换为交流输出电压，所述整流单元用于将交流输入电压转换为恒定直流输出电压。3.根据权利要求2所述的一种串并联型超高频直流变换装置，其特征在于：所述逆变单元包括第一谐振电路单元和第二谐振电路单元；所述第一谐振电路单元包括第一电感、第一电容和第一全控开关；所述第二谐振电路单元包括第二电感、第二电容和第二全控开关；所述第一电感的一端分别与第二全控开关的第一端、第二电容的一端和直流输入电源的正极连接；所述第二电感的一端分别与第一全控开关的第二端、第一电容的一端和直流输入电源的负极连接；所述第一电感的另一端分别与第一全控开关的第一端和第一电容的另一端相连，并作为交流输出的正极；所述第二电感的另一端分别与第二全控开关的第二端和第二电容的另一端端相连，并作为交流输出的负极。4.根据权利要求3所述的一种串并联型超高频直流变换装置，其特征在于：所述第一谐振电路单元还包括第三电感和第三电容；所述第二谐振电路单元还包括第四电感和第四电容；所述第三电容的一端分别与第一电感的另一端、第一全控开关的第一端和第一电容的另一端相连，并作为交流输出的正极；所述第三电容的另一端与第三电感的一端相连；所述第三电感的另一端分别与第二电感的一端、第一全控开关的第二端、第一电容的一端和直流输入电源的负极相连；所述第四电容的一端分别与第一电感的一端、第二全控开关的第一端、第二电容的一端和直流输入电源的正极相连；所述第四电容的另一端与第四电感的一端相连；所述第四电感的另一端分别与第二电感的另一端、第二全控开关的第二端和第二电容的另一端相连，并作为交流输出的负极。5.根据权利要求3所述的一种串并联型超高频直流变换装置，其特征在于：所述逆变单元还包括第五电容和第五电感；所述第五电容的一端分别与第一电感的另一端、第一全控开关的第一端和第一电容的另一端相连，并作为交流输出的正极；所述第五电容的另一端与第五电感的一端相连；所述第五电感的另一端分别与第二电感的另一端、第二全控开关的第二端和第二电容的另一端相连，并作为交流输出的负极。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳峰，陈仕铠，张波，丘东元，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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