基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器及设计方法技术

本发明专利技术公开一种基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器及设计方法，包括输入电源V<subgt;in</subgt;、原边单元和副边单元；所述原边单元包括变压器原边线圈L<subgt;p</subgt;、谐振电容C<subgt;p</subgt;、开关管S；所述副边单元包括变压器副边线圈L<subgt;s</subgt;、副边补偿网络、整流滤波电路和负载；所述原边单元还包括原边谐振电感L<subgt;px</subgt;和/或副边单元还包括副边谐振电感L<subgt;sx</subgt;，通过合理的参数配置，将变换器输入阻抗的极点配置在2.2次谐波至3.8次谐波区间内，可以增大开关管电压中三次谐波电压分量，进而降低开关管两端的电压应力。可用以降低开关管的电压应力以拓宽开关管的选型范围，扩展变换器的功率容量、提升变换器的性价比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器，属于电力电子的，可应用于传统的紧耦合有线充电应用场景、非接触无线充电应用场景。

技术介绍

1、在工业电子和消费电子领域，大量使用的充电电源被要求具有高性价比、高可靠性和高性能的特点。充电电源的拓扑根据逆变方式的不同，可以分成桥式拓扑和单管类拓扑。相较于桥式拓扑，单管类拓扑因结构简单，元器件数量少，在成本上具有明显的优势而成为中小功率应用场合的主流拓扑。现有的研究表明，单管类拓扑主要有单管谐振、classe、准谐振反激和谐振正激等。其中，单管谐振变换器输出功率可达kw级，被广泛应用于家用电器、感应加热以及无线充电机中。但其依靠谐振完成逆变的过程使得开关管电压应力可达到输入电压的3倍以上，当输入母线电压为400v时，其开关管两端电压高达1200v以上，致使开关管仅能选用igbt和1700v的sic mosfet。由于igbt存在电流拖尾问题，而单管谐振变换器的开关管为大电流关断，因此使用igbt会带来效率的降低以及散热成本的增高；而1700v的sicmosfet价格比较昂贵，且导通电阻较大，会带本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器，包括输入电源Vin、原边单元和副边单元；所述原边单元包括变压器原边线圈Lp、谐振电容Cp、开关管S，所述变压器原边线圈Lp和开关管S串联后并联在输入电源Vin的两端，所述谐振电容Cp并联在变压器原边线圈Lp的两端；所述副边单元包括变压器副边线圈Ls、副边补偿网络、整流滤波电路和负载；其特征在于，还包括原边谐振电感Lpx和/或副边谐振电感Lsx，所述原边谐振电感Lpx与变压器原边线圈Lp串联后并联在谐振电容Cp的两端，所述副边谐振电感Lsx与变压器副边线圈Ls串联后依次与副边补偿网络、整流滤波电路和负载串联连接；并通过将变换器输入阻抗...

【技术特征摘要】

1.一种基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器，包括输入电源vin、原边单元和副边单元；所述原边单元包括变压器原边线圈lp、谐振电容cp、开关管s，所述变压器原边线圈lp和开关管s串联后并联在输入电源vin的两端，所述谐振电容cp并联在变压器原边线圈lp的两端；所述副边单元包括变压器副边线圈ls、副边补偿网络、整流滤波电路和负载；其特征在于，还包括原边谐振电感lpx和/或副边谐振电感lsx，所述原边谐振电感lpx与变压器原边线圈lp串联后并联在谐振电容cp的两端，所述副边谐振电感lsx与变压器副边线圈ls串联后依次与副边补偿网络、整流滤波电路和负载串联连接；并通过将变换器输入阻抗的极点配置在2.2次谐波至3.8次谐波区间内，增大开关管电压中三次谐波电压分量，降低开关管两端的电压应力。

2.根据权利要求1所述基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器，其特征在于：副边补偿网络采用串联补偿网络、并联补偿网络、lcc补偿网络、或者lcl补偿网络。

3.根据权利要求2所述基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器，其特征在于：变换器输入阻抗的极点优选配置在3次谐波处。

4.根据权利要求3所述基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器，其特征在于：副边补偿网络的参数配置在全补偿状态，仅设置原边谐振电感lpx时，变换器的最优参数设计应满足以下条件：

5.根据权利要求3所述基于极点配置的低电压应力双边补偿单管谐振变换器，其特征在于：副边补偿网络的参数配置在全补偿状态，仅配置副边谐振电感lsx时，变换器的最优参数设计应满足以下条件：

6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐幸灿，陈乾宏，张全磊，任小永，张之梁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：