一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器制造技术

本发明专利技术提供一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器，涉及电力电子功率变换技术领域。该变换器在现有直流变换器的基础上，原边电路采用多个谐振式直流变换模块并联结构，通过模块化的组合结构减小单个模块的电压和电流应力，提高变换器的功率变换效率；同时，采用均压悬浮电容连接相邻两个谐振式直流变换模块的桥臂中点，实现模块间的电压均衡，解决了由于模块间参数不均引起的电压不均衡的问题，从而扩展变换器的增益。副边电路通过辅助开关管和辅助二极管构成串

【技术实现步骤摘要】
一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子功率变换
，尤其涉及一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器。

技术介绍

[0002]宽增益谐振直流变换器应用广泛，电动汽车充电器、新能源发电等领域要求其中的直流变换器既要具有较宽的增益范围(增益定义为输出电压与输入电压的比值)，又要能够实现高效率的电能变换。对此，这类直流变换器称为宽增益直流变换器。
[0003]现阶段，由于功率器件电压和电流承受能力有限，单个直流电源模块难以直接满足高电压直流输入和大电流输出的应用需求。针对高压直流输入的应用需求，现阶段的主要解决方案是采用模块化组合的拓扑结构。浙江大学何湘宁、李武华教授团队在题为“S.Shao,Y.Li,J.Sheng,C.Li,W.Li,J.Zhang,X.He.A Modular Multilevel Resonant DC
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DC Converter[J].IEEE Transactions on Power Electronics.2020,35(8):7921
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7932.”，针对高压输入直流的应用需求，提出模块化多电平谐振直流变换器；并对其运行控制策略进行了优化，并将其应用于新能源发电、能源互联网等场合。华北电力大学李庚银教授团队针对高压大功率应用需求，在题为“索之闻，李庚银，迟永宁，王伟胜.一种基于子模块混合型模块化多电平换流器的高压大功率DC/DC变换器[J].中国电机工程学报.2015(14):3577
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3585.”，提出了一种混合型模块化多电平的直流变换器，主要由半桥子模块和一种新型的、具有故障电流阻断能力的T型全桥子模块构成，并在此基础上研究了变换器的调制策略和电容电压平衡策略，最后分析结果表明所提的变换器适用于高压直流输入的场合且具有闭锁直流故障电流的能力。南京航空航天大学刘福鑫教授针对在电动汽车和轨道交通等高压大功率场合，开关电压电流应力较高，功率器件选择困难的难题，在题为“金峰，刘福鑫，阮新波.采用模块化结构的多相多电平LLC谐振变换器[J].中国电机工程学报.2015(17):4486
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4493.”，提出一种模块化多相多电平LLC谐振变换器，变换器的多相结构可以有效降低开关管的电流定额，适用于大电流的应用场合。
[0004]上述的模块化多电平的谐振直流变换器可以适用于高压大电流的应用场合，但是其增益范围较窄，难以应对宽增益范围的应用需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器，在现有直流变换器的基础上，原边电路采用多个谐振式直流变换模块并联结构，通过模块化的组合结构减小单个模块的电压和电流应力，提高变换器的功率变换效率；副边电路通过辅助开关管和辅助二极管构成串
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并联可变拓扑，副边电路在串联和并联的情况下具有不同的增益范围。
[0007]所述谐振式直流变换模块采用半桥式谐振式直流变换模块或全桥式谐振式直流变换模块。
[0008]所述谐振式直流变换模块的数量根据所要制定的变换器的功率等级确定。
[0009]所述原边电路还采用均压悬浮电容连接相邻两个谐振式直流变换模块的桥臂中点，实现模块间的电压均衡，从而扩展变换器的增益。
[0010]所述自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器包括高增益模式和低增益模式两种增益模式。
[0011]所述自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器在高增益模式时，副边变压器的整流器处于串联模式，在低增益模式时，副边变压器的整流器处于并联模式。
[0012]所述自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器在高增益模式和低增益模式下均有两种换流运行机制。
[0013]本专利技术专利提供的一种自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器，通过模块化的组合结构可以减小单个模块的电压和电流应力，有助于提高变换器的功率变换效率；本专利技术提供的模块化组合拓扑中采用相同的标准化模块进行级联组合，有助于根据具体的功率应用场合进行拓扑设计；本专利技术提供的直流变换器拓扑结构采用悬浮电容实现均压，采用副边串
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并联的结构拓展输出电压范围，所提供的拓扑结构相对简单，易于实现，具有一定的实用性。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提供的一种自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器，(1)其增益范围较普通的谐振变换器宽，可以满足对增益范围要求较宽的应用场合；(2)模块化组合的拓扑结构中采用标准的谐振式DC
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DC模块，有助于简化变换器的设计；且模块化组合的拓扑结构可以降低模块电源中开关管的电压和电流应力，有助于降低变换器的制造成本，提高变换器的效率。(3)采用悬浮电容实现模块间的电压均衡，采用副边串
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并联可变的拓扑结构实现宽增益，采用谐振直流变换模块可以实现开关管的软开关，进一步提高变换器的效率。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例提供的一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器的拓扑结构图；
[0016]图2为本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的一种实施例图；
[0017]图3为本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的高增益模式图；
[0018]图4为本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的低增益模式图；
[0019]图5本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的高增益模式换流运行机制1图；
[0020]图6本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的高增益模式换流运行机制2图；
[0021]图7本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的低增益模式换
流运行机制Ⅰ图；
[0022]图8本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的低增益模式换流运行机制Ⅱ图；
[0023]图9本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的自主均压机制1图；
[0024]图10本专利技术提供的自主均压型模块化组合宽增益谐振直流变换器的自主均压机制2图；
[0025]图11为本专利技术提供的谐振直流变换器的输出电压波形图；
[0026]图12为本专利技术提供的谐振直流变换器的谐振电流波形图；
[0027]图13为本专利技术提供的谐振直流变换器的输入电容电压波形。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0029]本实施例中，一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器，如图1所示，在现有直流变换器的基础上，原边电路采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器，其特征在于：在现有直流变换器的基础上，原边电路采用多个谐振式直流变换模块并联结构，通过模块化的组合结构减小单个模块的电压和电流应力，提高变换器的功率变换效率；副边电路通过辅助开关管和辅助二极管构成串
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并联可变拓扑，副边电路在串联和并联的情况下具有不同的增益范围。2.根据权利要求1所述的一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器，其特征在于：所述谐振式直流变换模块采用半桥式谐振式直流变换模块或全桥式谐振式直流变换模块。3.根据权利要求1所述的一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换器，其特征在于：所述谐振式直流变换模块的数量根据所要制定的变换器的功率等级确定。4.根据权利要求1所述的一种自主均压型的模块化组合宽增益谐振直流变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广地，杨东升，周博文，王迎春，罗艳红，金硕巍，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：