一種二次側移相控制全橋變換器的製作方法
2023-05-24 17:16:31 1
專利名稱：一種二次側移相控制全橋變換器的製作方法
技術領域：
本發明屬於電能變換器技術領域，特別涉及一種二次側移相控制全橋變換器。
背景技術：
由單管構成的變換器一般應用於中小功率場合。而在中大功率場合中，一般採用全橋變換器。傳統的移相零電壓脈寬調製直流到直流(DC/DC)全橋變換器利用變壓器的漏感或原邊串聯電感和功率管的寄生電容來實現開關管的零電壓開關。但傳統電路的拓撲結構也存在自身的缺點，如變壓器一次側開關管的零電壓軟開關實現是建立在產生較大環流損耗基礎上，儘管降低了開關管損耗，但環流損耗的增大也將降低變換器的效率，此外每個橋臂的兩個開關管成180°互補導通，兩個橋臂的導通角互差一個相位，即移相角，通過調節移相角的大小來調節輸出電壓，但同橋臂的兩個開關管，其中一個必超前另一個導通，形成超前橋臂和滯後橋臂，滯後橋臂實現零電壓開關依賴諧振電感中的能量，滯後橋臂實現零電壓開關較為困難。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種二次側移相控制全橋變換器，實現了兩橋臂開關管的零電壓開關，並降低了環流損耗。本發明的技術方案是這樣實現的一種二次側移相控制全橋變換器，包括逆變器電路、高頻變壓器、整流網絡、濾波電路和負載，其中，所述的整流網絡是由4個二極體D5 D8組成的橋式整流電路，與基本的全橋變換電路不同之處在於對整流網絡進行了改進， 在變壓器二次側的兩個輸出端分別串聯第五開關管S5和第六開關管S6，所述第五開關管 S5的源極連接第五二極體D5的陽極，所述第五開關管S5的漏極連接變壓器二次側的第一輸出端和所述第六開關管S6的源極，所述第六開關管S6的漏極連接第六二極體D6的陰極，第六二極體D6的陽極連接第八二極體D8的陽極和濾波電路中電解電容C。的一端，第八二極體D8的陰極連接第七二極體D7的陽極、變壓器二次側的第二輸出端和濾波電路中電解電容Ctl的一端，第七二極體D7的陰極連接第五二極體D5的陰極和濾波電路中輸出平滑電感Ltl的輸入端；本發明的工作原理為全橋變換器在工作中，高頻變壓器一次側同組開關管(Si/ S4、S2/S3)同時觸發導通，在並聯電容與變壓器漏感諧振的輔助下實現零電壓零電流閉合， 變壓器二次側對應開關管(S6、S5)為完成移相控制暫不閉合，變壓器二次側呈開路狀態， 此時變壓器一次側只流過較小的勵磁電流，大大減小了移相過程中的環流損耗，並且同橋臂兩個開關管的同時觸發解決了滯後臂零電壓開關實現困難的問題，當移相結束後，二次側相應開關管閉合，一次側與二次側電流增大，直流電源向負載輸出功率，當一次側同組開關管斷開時，利用並聯電容與變壓器漏感諧振，實現零電壓關斷。本發明的優點適用於高電壓、大功率的應用場合，可實現所有開關管的軟開關， 可有效地抑制開關管的電壓、電流尖峰，並且利用變壓器二次側移相控制，實現移相過程中迴路只流過勵磁電流，因而降低了環流損耗，也解決了滯後橋臂零電壓開關實現的困難。
圖1為本發明二次側移相控制變換器的電路圖；圖2為本發明二次側移相控制變換器的典型工作波形；圖3為本發明二次側移相控制變換器的各工作模式等效電路圖效電路圖；圖4為本發明二次側移相控制變換器的各工作模式等效電路圖效電路圖；圖5為本發明二次側移相控制變換器的各工作模式等效電路圖效電路圖；圖6為本發明二次側移相控制變換器的各工作模式等效電路圖效電路圖；圖7為本發明二次側移相控制變換器的各工作模式等效電路圖效電路圖；圖8為本發明二次側移相控制變換器的各工作模式等效電路圖效電路圖；圖中，1、逆變器電路2、高頻變壓器3、整流網絡4、濾波電路5、負載。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。本實施例與基本的全橋變換電路的相同之處是仍然由逆變器電路(1)、高頻變壓器O)、整流網絡(3)、濾波電路(4)和負載(5)組成，只是對其中的整流網絡進行了改進 在變壓器的二次側的兩個輸出端分別串聯了第五開關管S5和第六開關管S6，如圖1所示， 其中，逆變器電路(1)由四個開關管Sl S4串聯而成，開關管S1的漏極連接直流母線的正極，開關管Sl的源極連接開關管S2的漏極，開關管S2的源極連接開關管S4的源極，開關管 S3的漏極連接Sl的漏極，開關管S3的源極連接開關管S4的漏極，開關管S4的源極連接直流母線的負極，其中Dl D4為開關管Sl S4的反並聯二極體，Cl C4為開關管Sl S4的並聯電容，所述的Cl C4為無損緩衝電容；高頻變壓器TO) —次側接於全橋變換器兩開關橋臂中點，高頻變壓器TO)可選用單端變壓器或二次側為帶中間抽頭的變壓器，高頻變壓器TO) 二次側與整流網絡C3)相連，整流網絡C3)是由四個二極體D5 D8組成的橋式整流電路，開關管&的源極連接二極體D5的陽極，開關管&漏極連接開關管S6源極， 開關管&漏極連接二極體D6陰極，高頻變壓器T (2) 二次側同名端連接開關管&集電極和開關管&發射極，高頻變壓器TO) 二次側非同名端與二極體D8陰極相連，濾波電路(4)與整流網絡⑶輸出端相連，所述的濾波電路⑷包括輸出平滑電感L。和電解電容C。，L。的同名端連接整流網絡(3)的第五二極體D5的負極正和第七二極體D7的負極，L0的非同名端連接C。的正極和負載(5)的正極。本實施例中，同橋臂開關管S/S4、S2/S3同時觸發導通，通過移相控制來實現對輸出電壓大小的調節，觸發脈衝設置見表1
(Model)模式1等 (Mode2)模式2等 (Mode3)模式3等 (Mode4)模式4等 (Mode5)模式5等 (Mode6)模式6等
表1開關觸發脈衝設置
權利要求
1. 一種二次側移相控制全橋變換器，包括逆變器電路、高頻變壓器、整流網絡、濾波電路和負載，其中，所述的整流網絡是由4個二極體D5 D8組成的橋式整流電路，其特徵在於在所述高頻變壓器二次側的兩個輸出端分別串聯第五開關管S5和第六開關管S6，所述第五開關管S5的源極連接第五二極體D5的陽極，所述第五開關管S5的漏極連接變壓器二次側的第一輸出端和所述第六開關管S6的源極，所述第六開關管S6的漏極連接第六二極體D6的陰極，第六二極體D6的陽極連接第八二極體D8的陽極和濾波電路中電解電容C。的一端，第八二極體D8的陰極連接第七二極體D7的陽極、變壓器二次側的第二輸出端和濾波電路中電解電容Ctl的一端，第七二極體D7的陰極連接第五二極體D5的陰極和濾波電路中輸出平滑電感Ltl的輸入端。
全文摘要
一種二次側移相控制全橋變換器，屬於電能變換器技術領域，包括逆變器電路、高頻變壓器、整流網絡、濾波電路和負載，其中，所述的整流網絡是由4個二極體D5～D8組成的橋式整流電路，本發明對整流網絡進行了改進，在變壓器二次側的兩個輸出端分別串聯第五開關管S5和第六開關管S6，本發明適用於高電壓、大功率的應用場合，可實現所有開關管的軟開關，可有效地抑制開關管的電壓、電流尖峰，並且利用變壓器二次側移相控制，實現移相過程中迴路只流過勵磁電流，因而降低了環流損耗，也解決了滯後橋臂零電壓開關實現的困難。
文檔編號H02M3/335GK102364860SQ201110330358
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者候蕊, 劉秀翀, 張化光, 王琳, 褚恩輝 申請人:東北大學