一種多輸入反激變換器的製作方法

2023-07-07 10:23:21

專利名稱：一種多輸入反激變換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多輸入反激變換器，屬於電能變換裝置中的直流變換器領域。
背景技術：
隨著化石能源的不斷緊缺和環境汙染的不斷加劇，基於新能源和可再生能源的分布式發 電系統己成為現在研究的熱點，直直變換器是其中的一個重要組成部分。而新能源和可再生 能源，如太陽能、風能等，隨氣候和地區的差異變化較大，電力供應不穩定、不連續，另 外，燃料電池輸出電壓隨負載的變化而變化，因此為了確保連續可靠地給負載供電，需要多 種新能源優勢互補構成聯合供電系統。
由於系統中有多個輸入源，每種輸入源的電壓並不穩定，所以需要直直變換器對電壓進 行調節。直直變換器按輸入源數可分為兩類單輸入直直變換器和多輸入直直變換器。在大 多數場合由於只有一個輸入源，因此只採用單輸入直直變換器。而新能源聯合供電系統有多 個輸入源，因此，既可以採用多個單輸入直直變換器，又可採用一個多輸入直直變換器。在 一些中小功率且輸入新能源發電裝置靠近的場合，如使用多個單輸入直直變換器，就會使得 結構複雜，且成本較高。在這種應用場合，為了簡化電路結構，可以用一個多輸入直直變換 器代替多個單輸入直直變換器。
在需要隔離的應用場合，反激變換器由於其結構簡單的特點被廣泛應用。現有的多輸入 反激變換器可利用磁通耦合實現多輸入，但是該變換器原邊繞組數和輸入通道數相同，開關 管電壓應力高，輸入需要防反二極體且各通道不可以同時導通，控制方法比較單一。

發明內容
本發明針對背景技術中存在的缺陷而提出一種多輸入反激變換器。
本發明的多輸入反激變換器，其結構包括N個輸入通道電路、反激變換器電路和輸出 整流電路，N為大於1的自然數，其中輸入通道電路包括直流電源、功率開關管和續流二 極管，直流電源的正極連接功率開關管的漏極，功率開關管的源極連接續流二極體的陰極， 續流二極體的陽極連接直流電源的負極，N個輸入通道電路以續流二極體串接；反激變換器 電路包括反激功率開關管和反激變壓器，反激變壓器又包括原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組 的異名端分別連接第一輸入通道電路中的第一功率開關管的源極和第一續流二極體的陰極， 原邊繞組的同名端連接反激功率開關管的漏極，反激功率開關管的源極連接第N輸入通道電 路中的第N續流二極體的陽極和第N直流電源的負極；輸出整流電路包括輸出整流二極體和 輸出濾波電容，輸出整流二極體的陽極連接副邊繞組的同名端，輸出整流二極體的陰極連接 輸出濾波電容的一端和輸出負載的一端，副邊繞組的異名端連接輸出濾波電容的另一端和輸 出負載的另一端。
本發明的多輸入反激變換器前級為電壓脈衝單元，後一級與單端反激變換器相似，這種 結構減小了功率開關管的電壓應力，輸入源可同時或分時給負載供電，大大增加了變換器控 制的靈活性；這種結構在輸入輸出實現隔離的條件下減少了輸入側的繞組數量，從而減小了 變換器的體積。


圖1是本發明多輸入反激變換器的電路原理圖。
圖2 圖6分別是本發明實施例雙輸入反激變換器在開關模態I 開關模態V的等效電
3路原理圖。
圖1 圖6中標號名稱l一第一輸入通道電路；2—第二輸入通道電路；N—第N輸入通 道電路；10—反激變換器電路；20—輸出整流電路；W、 t/2、 [/w分別為第一、第二、第N直 流電源；^、 &、 gw分別為第一、第二、第N功率開關管；0V+/—反激功率開關管；D;、
A、 Av分別為第一、第二、第N續流二極體；iVP、 iVs分別為反激變壓器的原邊繞組和副邊 繞組；D。一輸出整流二極體；C。一輸出濾波電容；輸出負載；f/。一輸出電壓。
具體實施例方式
如圖l所示，本發明的多輸入反激變換器，其結構包括N個輸入通道電路、反激變換 器電路10和輸出整流電路20， N為大於l的自然數，其中輸入通道電路包括直流電源、功 率開關管和續流二極體，直流電源的正極連接功率開關管的漏極，功率開關管的源極連接續 流二極體的陰極，續流二極體的陽極連接直流電源的負極，N個輸入通道電路以續流二極體 串接；反激變換器電路10包括反激功率開關管gw+;和反激變壓器，反激變壓器又包括原邊 繞組Wp和副邊繞組A^，原邊繞組J&的異名端分別連接第一輸入通道電路1中的第一功率開 關管g;的源極和第一續流二極體的陰極，原邊繞組M>的同名端連接反激功率開關管0v+/ 的漏極，反激功率開關管0v+;的源極連接第N輸入通道電路N中的第N續流二極體Z)w的陽 極和第N直流電源[/w的負極；輸出整流電路20包括輸出整流二極體Z)。和輸出濾波電容C。， 輸出整流二極體D。的陽極連接副邊繞組Ws的同名端，輸出整流二極體i)。的陰極連接輸出濾 波電容C。的一端和輸出負載&的一端，副邊繞組Ws的異名端連接輸出濾波電容C。的另一端 和輸出負載A的另一端。
為了更直觀的說明本發明，下面以雙輸入反激變換器為實施例來具體分析，如圖2 圖6 所示分別為實施例雙輸入反激變換器在開關模態I 開關模態V的等效電路原理圖。分析之 前先作如下假設A.所有功率開關管和二極體均為理想器件，不考慮開關時間和導通壓降；
B. 電容為理想元件，變壓器無漏感，AV2Vs=n。
由於反激功率開關管gww的開通受限於第一功率開關管2/和第二功率開關管g^的開 通，根據0;和02的導通與否，變換器可工作於下面五種工作模態
1、 開關模態I [如圖2所示]
在此模態下，開關管0和gA^觸發導通，込關斷，此時"2開通為反激變壓器原邊繞組
電流提供一個續流迴路。0;和0vw開通，込關斷，ft漏源極承受的電壓為"；A截止， D/承受的電壓為。，而Zb正向開通。此模態下^單獨向反激變壓器中存儲能量，原邊繞組 電感中的電流線性上升。輸出整流二極體D。承受的電壓為f/。+K/n，負載電流由輸出濾波電 容C。來提供。
2、 開關模態II [如圖3所示]
在此模態下，開關管g2和gww觸發導通，^關斷，此時開通為反激變壓器原邊繞組 電流提供一個續流迴路。込和gww開通，g;關斷，^漏源極承受的電壓為R; ^2截止，
D2承受的電壓為C/2，而D;正向開通。此模態下f/2單獨向反激變壓器中存儲能量，原邊繞組
電感中的電流線性上升。輸出整流二極體D。承受的電壓為c/。+c/2/n，負載電流由輸出濾波電 容C。來提供。
3、 開關模態III [如圖4所示]
在此模態下，開關管g;、込和gww均開通，"2均截止，C/;和"串聯向反激變壓 器儲存能量，原邊繞組電感中的電流線性上升。此模態下，A和"2分別承受的電壓為W和 "。輸出整流二極體Z)。承受的電壓為f/。+ (f/2+f/2) /n，負載電流由輸出濾波電容C。來提供。
4、 開關模態IV [如圖5所示]
在此模態下，開關管fi/、 g2和avw均不觸發導通，輸出整流二極體D。導通，變壓器通
過輸出整流二極體D。對輸出負載i i放電，込、&和a^承受的電壓分別為C/""和反激電壓n[/。。
5、開關模態V [如圖6所示]
在此模態下，所有的開關管均關斷，所有二極體均截止，電路中除輸出濾波電容C。和輸 出負載i i之間有能量流動，沒有其它的能量流動。
由以上分析可知，本發明實施例的雙輸入反激變換器0/和込的電壓應力分別為t/;和 "，較傳統變換器中&和的電壓應力K+nf/。和^+nC/。大大降低，本發明變換器的控制策 略可以有多種選擇，變換器中的反激變壓器只有一個原邊繞組，減小了變換器的體積，這些 都是傳統的多輸入反激變換器所不具備的優點。
權利要求
1、一種多輸入反激變換器，其特徵在於包括N個輸入通道電路、反激變換器電路(10)和輸出整流電路(20)，N為大於1的自然數，其中輸入通道電路包括直流電源、功率開關管和續流二極體，直流電源的正極連接功率開關管的漏極，功率開關管的源極連接續流二極體的陰極，續流二極體的陽極連接直流電源的負極，N個輸入通道電路以續流二極體串接；反激變換器電路(10)包括反激功率開關管(QN+1)和反激變壓器，反激變壓器又包括原邊繞組(NP)和副邊繞組(NS)，原邊繞組(NP)的異名端分別連接第一輸入通道電路(1)中的第一功率開關管(Q1)的源極和第一續流二極體(D1)的陰極，原邊繞組(NP)的同名端連接反激功率開關管(QN+1)的漏極，反激功率開關管(QN+1)的源極連接第N輸入通道電路(N)中的第N續流二極體(DN)的陽極和第N直流電源(UN)的負極；輸出整流電路(20)包括輸出整流二極體(Do)和輸出濾波電容(Co)，輸出整流二極體(Do)的陽極連接副邊繞組(NS)的同名端，輸出整流二極體(Do)的陰極連接輸出濾波電容(Co)的一端和輸出負載(RL)的一端，副邊繞組(NS)的異名端連接輸出濾波電容(Co)的另一端和輸出負載(RL)的另一端。
全文摘要
本發明公開了一種多輸入反激變換器，屬於電能變換裝置中的直流變換器領域。該變換器結構包括N個輸入通道電路、反激變換器電路和輸出整流電路，N為大於1的自然數，其中N個輸入通道電路以續流二極體串接，反激變換器電路的原邊繞組的異名端和同名端分別連接第一輸入通道電路中續流二極體的陰極和反激變換器電路中反激開關管的漏極，反激開關管源極連接第N輸入通道電路中續流二極體的陽極，副邊繞組連接輸出整流電路。只要輸入通道的開關管有導通信號，反激變換器的開關管就有驅動信號，當輸入通道電路中所有開關管同時導通時，實現所有輸入電源同時給負載供電，本變換器的輸入側只有一個繞組，對於多路輸入的情況，可減小變換器體積。
文檔編號H02M3/28GK101588129SQ20091003209
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月30日 優先權日2009年6月30日
發明者晨 周, 傑 張, 勤 王, 阮新波 申請人:南京航空航天大學