[发明专利]波动电能回收的高精度DC/DC变换器

权利要求书

1.一种高精度串联谐振DC/DC变换器，采用谐振电容的微调功能与离散的谐振软开关控制技术结合，用于回收波动电能，其特征在于包括：输入侧稳压电容器、单极高频逆变器、可调式串联谐振电路、高频变压器、高频可不控整流器、输出侧稳压电容器，依次顺序连接组成；

所述的输入侧稳压电容器用于稳定输入侧直流电压；

所述的单极高频逆变器包括：第一高频开关、第一高频二极管、第二高频开关、第二高频二极管，第一高频开关与第一高频二极管反并联和第二高频开关与第二高频二极管反并联后串联连接，第二高频开关与第二高频二极管反并联后与可调式串联谐振电路并联连接；

进一步地，单极高频逆变器采用离散的控制方式，根据开关管不同的导通方式，逆变器的输出有3种状态，分别称之为正向谐振、自由谐振、反向谐振，正向谐振是单极高频逆变器输出的脉冲电压方向与谐振电流方向相同，对谐振电流起到加强作用，称之为正向谐振；单极高频逆变器输出脉冲电压为零，对谐振电流无影响，称之为自由谐振；单极高频逆变器输出的脉冲电压方向与谐振电流方向相反，使得谐振电流减弱，称之为反向谐振；

进一步地，单极高频逆变器的3种离散控制状态都在谐振电流的过零点切换开关管的状态，以使得开关损耗为零，开关频率与第三高频开关关断时的串联谐振频率始终保持相同，3种离散控制状态的作用周期设定为第三高频开关关断时的串联谐振周期的一半，且正向谐振只能在谐振电流的正半周、反向谐振只能在谐振电流的负半周、自由谐振能够在谐振电流的整个周期，正向谐振和反向谐振不能在一个串联谐振周期内连续出现，正向谐振或反向谐振的下一个状态强制设定为自由谐振；

所述的可调式串联谐振电路包括：第一谐振电容器、第二谐振电容器、第三高频开关、谐振电感、高频变压器的漏感，第二谐振电容器与第三高频开关串联后和第一谐振电容器并联，谐振电感、高频变压器与之串联连接；

所述的高频变压器用于变换输入输出侧的电压，输入侧的漏感参与到可调式串联谐振电路中；

所述的高频不可控整流器用于将高频变压器输出的高频交流波形电压变换为直流电压；

所述的输出侧电容器用于稳定输出侧直流电压。

2.根据权利要求1所述的高精度串联谐振DC/DC变换器，其特征是，单极高频逆变器的第一高频开关和第二高频开关不能同时导通，正向谐振状态的开关导通方式为：谐振电流正半周，导通第一高频开关和关断第二高频开关；自由谐振状态的开关导通方式为：导通第二高频开关和关断第一高频开关；反向谐振状态的开关导通方式为：谐振电流负半周，关断第一高频开关和第二高频开关，第一高频二极管导通使得可调式串联谐振电路向单极高频逆变器输入侧回馈电能。

3.根据权利要求1所述的高精度串联谐振DC/DC变换器，其特征是，第三高频开关导通时，第一谐振电容器与第二谐振电容器并联作为可调式串联谐振电路的谐振电容，谐振电容的容量增加，谐振周期增大，控制策略不变，高频逆变器的3种离散状态仍按第三高频开关关断时的谐振周期的一半作为作用周期，仍在谐振电流的过零点切换开关管的状态，正向谐振或反向谐振状态结束时下一个谐振电流过零点还未到来，下一个串联谐振半周期强制为自由谐振状态，关断第一高频开关、导通第二高频开关提前进入自由谐振状态。

4.根据权利要求3所述的高精度串联谐振DC/DC变换器，其特征是，单极高频逆变器的3种离散状态的控制策略，输出侧直流电压与给定值比较，给定值设定滞环差值范围，若输出侧直流电压超出滞环差值上限，高频逆变器的下一时刻离散状态为反向谐振；若输出侧直流电压低于滞环差值下限，高频逆变器的下一时刻离散状态为正向谐振；若输出侧直流电压在滞环差值范围内，高频逆变器的下一时刻离散状态为自由谐振；正向谐振和反向谐振不能连续出现，否则将下一个的后续状态强制为自由谐振；若在谐振电流负半周出现正向谐振或谐振电流正半周出现反向谐振，则强制为自由谐振；在一个串联谐振周期内，必然是：正向谐振和自由谐振、自由谐振和反向谐振、自由谐振。

5.根据权利要求1所述的高精度串联谐振DC/DC变换器，其特征是，输出侧直流电压达到电压设定值后，导通第三高频开关，谐振电容器的容量增加，控制策略不变，微调输出侧直流电压。