[发明专利]高压直流变换器及其调压方法

说明书

本发明公开了一种高压直流变换器及其调压方法，包括两个串联的全桥逆变器、六个谐振滤波电路、变压器及整流电路，整流电路输出端串联形成高压直流输出。通过根据目标工况合理配置七个工作模式的额定增益，在宽范围调压时降低了谐振腔增益变化范围，逆变器均工作于谐振频率点附近，有效降低开关损耗，实现宽范围输出条件下高效率的直流电能变换。

技术领域

本发明涉及开关变换器技术领域，特别是一种高压直流变换器及其调压方法。

背景技术

随着高压电器设备的发展，宽范围高压直流变换器已广泛应用于工业生产，国防战备，轨道交通等各个领域中，且随着全球能源及环境问题日益凸显，如何在宽范围输出条件下保持高效的高压直流电能变换已成为当今研究热点。

传统的工频变压器升压的高压变换器体积笨重、效率较低；在开关式变换器中主集中于移相全桥变换器与谐振式变换器，其中移相全桥变换器在宽范围调压或轻载时滞后桥臂难以实现软开关，且器件关断损耗高；谐振式变换器因其固有的软开关特性在大功率场合中得到广泛应用，但受变压器副边寄生电容影响，常规LLC谐振式变换器无法实现宽范围调压，而LCC变换器内部环流能量大，在大范围调压时效率下降明显，加权效率低。

综上，目前的常规高压直流变换器难以实现宽范围高效率的电能变换，无法满足日益严苛的应用需求。如何在宽范围输出条件下，提高变换器的加权效率，是目前宽范围高压直流变换器的技术难点。

CN104753369A公开了一种高频隔离交直流变换电路及其控制方法，其在变压器的原边和副边侧均采用可控器件，通过控制原边和副边两侧的开通时序，使得能量能够在原边和副边间形成双向流动；利用高频谐振状态实现软开关，降低桥式逆变电路可控器件的开关损耗，实现能量高效率变换。该方案通过调节频率和占空比大小，即通过改变谐振腔的阻抗分布，或逆变器输出方波电压占空比实现电压调节，在宽范围输出时，频率变化范围大或者占空比变化范围大均会导致关断电流大，开关损耗大，影响变换器效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种高压直流变换器及其调压方法，实现宽范围输出下的高效率电能变换。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高压直流变换器，包括：

两个全桥逆变器，该两个全桥逆变器输入侧串联，所述两个全桥逆变器的四个半桥桥臂中点两两组合，形成六个方波电压输出端；

六个谐振滤波电路，分别与所述六个方波电压输出端对应连接；

每个所述谐振滤波电路均与一变压器的原边绕组连接；

每个变压器至少接一个整流单元；

其中，第一、第二个方波电压输出端为第一组；第三、第四个方波电压输出端为第二组；第五、第六个方波电压输出端为第三组；

第一组对应的两个整流单元输出端串联或并联，得到第一整流电路；第二组对应的两个整流单元输出端串联或并联，得到第二整流电路；第三组对应的两个整流单元输出端串联或并联，得到第三整流电路；

所述第一整流电路、第二整流电路、第三整流电路的输出端依次串联。

本发明采用两个全桥逆变器，且两个全桥逆变器输入侧串联，用较低耐压的器件能带来更低的导通损耗，效率高。采用两个逆变桥实现大功率输出，相较于多个模块组合结构，辅助供电、控制电路等得到简化，降低了控制系统的复杂度和体积。

本发明中的宽范围，是指输出电压增益最大值与最小值的比值较大，例如大于2。