[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

摘要

本发明公开了一种零电流复合式谐振三电平直流变换器及其控制方法，变换器输入侧包括直流电源、两个输入电容、四个主开关管、两个辅开关管、一个谐振电感、一个谐振电容、两个钳位二极管和主辅两个变压器的原边；输出侧包括主辅两个变压器的副边和一个倍压整流电路。谐振电感和谐振电容分别与主辅变压器的原边串联。基于主变换器副边与原边匝比显著大于辅变压器副边与原边匝比，两个副管采用脉宽调制的控制策略，可实现辅变压器和两个辅管传输小部分的系统功率，而主变压器和四个主管传输剩余大部分系统功率。本发明能实现四个主管的零电流开通和关断，两个辅管的零电压零电流开通和零电压关断，具有开关损耗小、效率高、控制简单等优点。

主权项

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。