[发明专利]一种适合宽输入电压的变换器及其控制方法

说明书

本发明公布了一种适合宽输入电压的变换器及其控制方法，属变换器及其控制方法。本发明的适合宽输入电压的变换器包括输入电源、第一滤波电感、第二滤波电感、第一桥臂支路、第二桥臂支路、分压电容支路、第一隔离变压器、第二隔离变压器、第一全桥整流电路、第二全桥整流电路和滤波电路；其控制方法是采用脉冲宽度调制控制，第一开关管和第三开关管的驱动信号相差180°，第二开关管和第四开关管的驱动信号相差180°。本发明适用于宽输入电压的场合，输入输出电流脉动小且频率是开关频率的2倍，减小了滤波器的体积和重量；分压电容电压的频率是开关频率的2倍，从而可选无极性长寿命的电容，提高变换器的可靠性；输出整流二极管电压应力小。

技术领域

本发明涉及一种变换器及其控制方法，尤其是一种适合宽输入电压的变换器及其控制方法。

背景技术

近年来，燃料电池和光伏电池等可再生能源由于具有清洁、安全、无污染和可再生等优点，在分布式发电系统和电动汽车中得到广泛应用。在分布式发电系统中，光伏电池的输出通常是变化范围宽的直流电，且随负载和环境的变化而变化，因此，需要直流变换器具有低的输入电流脉动。在电动汽车领域中，往往需要将燃料电池或蓄电池提供的宽范围变化的直流电转换为较高电压的直流电，如380V。在宽输入电压范围的场合，传统电压源变换器存在输入电流脉动大和输出整流二极管电压应力高的问题，而传统电流源变换器存在开关管电压应力高和输出电流脉动大导致电容寿命短的问题。此外，现有三电平变换器存在输入电流脉动大和输入分压电容的均压问题。因此研究新型适合宽输入的变换器，有着重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中变换器的缺点，提出一种输入输出电流脉动小、整流二极管电压应力低、适合宽输入电压的变换器及其控制方法。

本发明的适合宽输入的变换器，包括输入电源U_in、第一滤波电感L₁、第二滤波电感L₂、第一桥臂支路1、第二桥臂支路2、分压电容支路3、第一隔离变压器T₁、第二隔离变压器T₂、第一全桥整流电路4、第二全桥整流电路5和滤波电路6，其中第一桥臂支路1包括第一开关管S₁和第二开关管S₂，第二桥臂支路2包括第三开关管S₃和第四开关管S₄，分压电容支路3包括第一电容C₁和第二电容C₂，第一全桥整流电路4包括第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃和第四二极管D₄，第二全桥整流电路5包括第五二极管D₅、第六二极管D₆、第七二极管D₇和第八二极管D₈，滤波电路6包括第三滤波电感L₃和滤波电容C_f。具体拓扑结构为：输入电源U_in的正极分别连接第一滤波电感L₁的一端和第二滤波电感L₂的一端，输入电源U_in的负极分别连接第二开关管S₂的一端、第四开关管S₄的一端和第二电容C₂的负端构成分压电容支路4的负端，第二电容C₂的正端分别连接第一隔离变压器T₁原边绕组N_P1的异名端、第二隔离变压器T₂原边绕组N_P2的异名端和第一电容C₁的负端，第一电容C₁的正端分别连接第一开关管S₁的一端和第三开关管S₃的一端构成分压电容支路3的正端，第一滤波电感L₁的另一端分别连接第一开关管S₁的另一端、第二开关管S₂的另一端和第一隔离变压器T₁原边绕组N_P1的同名端，第二滤波电感L₂的另一端分别连接第三开关管S₃的另一端、第四开关管S₄的另一端和第二隔离变压器T₂原边绕组N_P2的异名端；第一隔离变压器T₁副边绕组N_S1的同名端连接第一二极管D₁的阳极和第二二极管D₂的阴极，第一隔离变压器T₁副边绕组N_S1的异名端连接第三二极管D₃的阳极和第四二极管D₄的阴极；第二隔离变压器T₂副边绕组N_S2的同名端连接第五二极管D₅的阳极和第六二极管D₆的阴极，第二隔离变压器T₂副边绕组N_S2的异名端连接第七二极管D₇的阳极和第八二极管D₈的阴极；第一二极管D₁的阴极连接第三二极管D₃的阴极构成第一全桥整流电路4的正端，第二二极管D₂的阳极连接第四二极管D₄的阳极构成第一全桥整流电路4的负端；第五二极管D₅的阴极连接第七二极管D₇的阴极构成第二全桥整流电路5的正端，第六二极管D₆的阳极连接第八二极管D₈的阳极构成第二全桥整流电路5的负端；第一全桥整流电路4的负端连接第二全桥整流电路5的正端；第三滤波电感L₃的一端连接第一全桥整流电路4的正端，第三滤波电感L₃的另一端连接滤波电容C_f的正端，滤波电容C_f的负端连接第二全桥整流电路5的负端。第一～第四开关管均具有反并联二极管。