[发明专利]一种高增益半桥阻抗网络变换器

说明书

技术领域

本发明涉及变能量转换技术领域，特别是涉及一种高增益半桥阻抗网络变换器。

背景技术

由于传统变压器的低转换效率及较大的体积，电力电子变压器近几年得到了飞速发展。然而，现有的电力电子变压器仍存在较多的技术难题，请参照图1，图1为现有技术中的一种电力电子变压器的结构示意图，现有技术中的电力电子变压器通常有如下缺点：

1)电力电子变压器的同一桥臂上的开关管交替导通的过程中若因为误触发导致同时开通时，会损坏开关管甚至烧毁电源，对电路造成较大的影响。

2)现有的电力电子变压器通常只能完成降压逆变，当需要升压时，需额外在前级加入一级升压电路，或者在输出端加入变压器以提高输出电压，但在前级加入一级升压电路会导致整体电路的控制变得复杂且效率低，若在输出端加入变压器会增大电路的体积和成本。

3)现有技术中的电力电子变压器无法既能实现可控交流输出，又能实现直流输出，适用范围窄。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高增益半桥阻抗网络变换器，本申请提供的高增益半桥阻抗网络变换器的结构决定了其不会发生直通现象，安全性高；另外，本申请可以通过改变第一开关管和第二开关管的占空比、第一电感、第二电感和第三电感的匝数来调节该变压器的输出电压，得到升降压可调的交流输出或者升降压可调的直流输出，适用范围广，控制简单，效率高，成本低且体积小。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高增益半桥阻抗网络变换器，包括直流电源、二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第一开关管、第二开关管及三绕组耦合电感，其中：所述直流电源的正极分别与所述第一电容的第一端及所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极与所述三绕组耦合电感的第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与所述三绕组耦合电感的第三电感的第一端及所述第三电容的第一端连接，所述第三电感的第二端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第二开关管的第一端及负载的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述三绕组耦合电感的第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与所述第二开关管的第二端、所述第二电容的第一端及所述直流电源的负极连接，所述第一电容的第二端分别与所述第二电容的第二端及所述负载的第二端连接；其中，所述第一电感的第一端、所述第二电感的第一端及所述第三电感的第一端为同名端；

当所述第一开关管导通且所述第二开关管导通时或者所述第一开关管关断且第二开关管导通时：

当所述第一开关管导通且所述第二开关管关断时：

其中，V_O为所述变换器的输出电压，V_d为所述直流电源的输出电压，N₁、N₂、N₃分别为所述第一电感、所述第二电感及所述第三电感的匝数，D₁、D₂分别为所述第一开关管和所述第二开关管的占空比。

优选地，所述直流电源为新能源电源。

优选地，所述新能源电源为光伏板。

优选地，所述直流电源为储能电池。

优选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为N型金属-氧化物-半导体NMOS，NMOS的漏极作为所述第一开关管的第一端和所述第二开关管的第一端，NMOS的源极作为所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第二端。

优选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为绝缘栅双极型晶体管IGBT，IGBT的集电极作为所述第一开关管的第一端和所述第二开关管的第一端，IGBT的发射极作为所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第二端。

优选地，所述第一电感、所述第二电感及所述第三电感共用一个磁芯。

与现有的电力电子变压器的结构相比，本申请提供的高增益半桥阻抗网络变换器的结构决定了其不会发生直通现象，安全性高；另外，本申请可以通过改变第一开关管和第二开关管的占空比、第一电感、第二电感和第三电感的匝数来调节该变压器的输出电压，得到升降压可调的交流输出或者升降压可调的直流输出，适用范围广，控制简单，效率高，成本低且体积小。

附图说明