[发明专利]一种零电流复合式谐振三电平直流变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种零电流复合式谐振三电平直流变换器，其特征在于，所述零电流复合式谐振三电平直流变换器包含直流电源Vin、输入电容（1）、箝位电路（2）、主变压器（3）、谐振电感（4）、第一开关桥臂（5）、第二开关桥臂（6）、谐振电容（7）、辅变压器（8）、第三开关桥臂（9）、倍压整流电路（10），所述输入电容（1）正向并联在直流电源Vin正负输出端；所述第一开关桥臂（5）与第二开关桥臂（6）正向串联，并且第一开关桥臂（5）和第二开关桥臂（6）正向并联在直流电源Vin正负输出端，主变压器（3）的原边绕组和谐振电感（4）串联，所述箝位电路（2）的正负两端分别连于第二开关桥臂（6）和第一开关桥臂（5）上，所述第三开关桥臂（9）的上下两端分别连于第一开关桥臂（5）和第二开关桥臂（6）上，谐振电容（7）和辅变压器（8）的原边绕组串联，主变压器（3）的副边绕组和辅变压器（8）的副边绕组同向串联后作为倍压整流电路（10）的输入；

所述输入电容（1）由第一分压电容Cin1和第二分压电容Cin2串联组成，其中第一分压电容Cin1和第二分压电容Cin2正向并联在直流电源Vin正负输出端；

所述第一开关桥臂（5）由第一开关管（Q1）和第二开关管（Q2）串联组成，所述第二开关桥臂（6）由第三开关管（Q3）和第四开关管（Q4）串联组成，所述第一开关管（Q1）、第二开关管（Q2）、第三开关管（Q3）、第四开关管（Q4）分别并联一个二极管；

所述主变压器（3）的原边绕组和谐振电感（4）串联，该串联支路两端分别连于第一开关桥臂(5)与第二开关桥臂(6)的串联点A和输入电容（1）的两个分压电容(Cin1、Cin2)的串联点B，且主变压器（3）的原边绕组的同名端在靠近上述串联点A的那侧；

所述箝位电路(2)由箝位二极管Dc1和箝位二极管Dc2正向串联组成,其中箝位二极管Dc1和箝位二极管Dc2串联点为串联点B，且该箝位电路（2）的正负两端分别连于第二开关桥臂(6)的第三开关管（Q3）和第四开关管（Q4）的串联点E和第一开关桥臂(5)的第一开关管（Q1）、和第二开关管（Q2）的串联点D；

所述第三开关桥臂（9）由第五开关管（Q5）和第六开关管（Q6）正向串联组成，第五开关管（Q5）和第六开关管（Q6）均并联一个二极管和一个电容，且第三开关桥臂（9）的上下两端分别连于上述的串联点D和串联点E；

所述谐振电容（7）和辅变压器（8）的原边绕组串联，该串联支路两端分别连于串联点A和第五开关管（Q5）、第六开关管（Q6）的串联点C，且辅变压器（8）的原边绕组的同名端在靠近上述串联点A的那侧，主变压器（3）的副边绕组和辅变压器（8）的副边绕组同向串联后作为倍压整流电路（10）的输入，主变压器（3）的副边绕组的同名端和辅变压器（8）的副边绕组的异名端分别为该输入的正和负；

所述主变压器（3）的副边与原边匝比、辅变压器（8）的副边与原边匝比这两个匝比之间的比值应不小于8。

2.如权利要求1所述的零电流复合式谐振三电平直流变换器的控制方法，其特征在于：所述控制方法采用脉宽调制方式，其实现可分两部分：四个主开关管的固定占空比运行和两个辅开关管的脉宽调制控制；具体如下，

所述第一至第四开关管(Ql、Q2、Q3、Q4)为四个主开关管，其占空比均恒为0.5，其中，所述第一开关管（Q1）和第二开关管（Q2）驱动波形完全一样，所述第三开关管（Q3）和第四开关管（Q4）驱动波形完全一样，且所述第一开关管（Q1）的驱动与第三开关管（Q3）的驱动互补；

所述第五和第六开关管(Q5、Q6)为两个辅开关管，其占空比始终相等且可调的，其中，所述第六开关管（Q6）的开通起点与第一开关管（Q1）的开通起点相同，所述第五开关管（Q5）的开通起点与第三开关管（Q3）的开通起点相同，所述第五和第六开关管(Q5、Q6)的占空比调节过程为：首先采样变换器的输出电压，然后与参考电压做差，该差值依次通过一个PI调节器和一个限幅器即可得到所述两个辅开关管（Q5、Q6）的占空比，该占空比会随着负载和参考电压的变化而变化，从而实现对直流变换器的控制。