一種升壓半橋變換器及其控制方法技術

本發明專利技術公布了一種升壓半橋變換器及其控制方法，屬變換器及其控制方法。本發明專利技術的升壓半橋變換器包括輸入電源、第一濾波電感、第一橋臂支路、第二橋臂支路、第三橋臂支路、分壓電容支路、第一隔離變壓器、第二隔離變壓器、第三隔離變壓器、第一全橋整流電路、第二全橋整流電路、第三全橋整流電路和濾波電路；其控制方法是采用脈沖寬度調制控制，第一開關管、第三開關管和第五開關管的驅動信號相差120°，第二開關管、第四開關管和第六開關管的驅動信號相差120°。本發明專利技術適用于寬輸入電壓的場合，輸入輸出電流脈動小，開關管和二極管的電壓應力小，解決了電壓源變換器二極管電壓應力高和電流源變換器開關管電壓應力高和輸出電流脈動大的問題。

【技術實現步驟摘要】
一種升壓半橋變換器及其控制方法
本專利技術涉及一種變換器及其控制方法，尤其是一種升壓半橋變換器及其控制方法。
技術介紹
近年來，燃料電池和光伏電池等可再生能源由于具有清潔、安全、無污染和可再生等優點，在分布式發電系統和電動汽車中得到廣泛應用。在分布式發電系統中，光伏電池的輸出通常是變化范圍寬的直流電，且隨負載和環境的變化而變化，因此，需要直流變換器具有低的輸入電流脈動。在電動汽車領域中，往往需要將燃料電池或蓄電池提供的寬范圍變化的直流電轉換為較高電壓的直流電，如380V。在寬輸入電壓范圍的場合，傳統電壓源變換器存在輸入電流脈動大和輸出整流二極管電壓應力高的問題，而傳統電流源變換器存在開關管電壓應力高和輸出電流脈動大導致電容壽命短的問題。此外，現有三電平變換器存在輸入電流脈動大和輸入分壓電容的均壓問題。因此研究新型適合寬輸入的變換器，有著重要的理論和現實意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術中變換器的缺點，提出一種輸入輸出電流脈動小、整流二極管電壓應力低、適合寬輸入電壓的升壓半橋變換器及其控制方法。本專利技術的升壓半橋變換器，包括輸入電源Uin、第一濾波電感L1、第一橋臂支路1、第二橋臂支路2、第三橋臂支路3、分壓電容支路4、第一隔離變壓器T1、第二隔離變壓器T2、第三隔離變壓器T3、第一全橋整流電路5、第二全橋整流電路6、第三全橋整流電路7和濾波電路8，其中第一橋臂支路1包括第一開關管S1和第二開關管S2，第二橋臂支路2包括第三開關管S3和第四開關管S4，第三橋臂支路3包括第五開關管S5和第六開關管S6，分壓電容支路4包括第一電容C1和第二電容C2，第一全橋整流電路5包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4，第二全橋整流電路6包括第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7和第八二極管D8，第三全橋整流電路7包括第九二極管D9、第十二極管D10、第十一二極管D11和第十二二極管D12，濾波電路8包括第二濾波電感L2和濾波電容Cf。具體拓撲結構為：輸入電源Uin的正極連接第一濾波電感L1的一端，輸入電源Uin的負極分別連接第二開關管S2的一端、第四開關管S4的一端、第六開關管S6的一端和第二電容C2的負端構成分壓電容支路4的負端，第二電容C2的正端分別連接第一隔離變壓器T1原邊繞組NP1的異名端、第二隔離變壓器T2原邊繞組NP2的異名端和第三隔離變壓器T3原邊繞組NP3的異名端和第一電容C1的負端，第一電容C1的正端分別連接第一開關管S1的一端、第三開關管S3的一端和第五開關管S5的一端構成分壓電容支路4的正端，第一濾波電感L1的另一端分別連接第一開關管S1的另一端、第二開關管S2的另一端和第一隔離變壓器T1原邊繞組NP1的同名端，第二隔離變壓器T2原邊繞組NP2的異名端分別連接第三開關管S3的另一端和第四開關管S4的另一端，第三隔離變壓器T3原邊繞組NP3的異名端分別連接第五開關管S5的另一端和第六開關管S6的另一端；第一隔離變壓器T1副邊繞組NS1的同名端連接第一二極管D1的陽極和第二二極管D2的陰極，第一隔離變壓器T1副邊繞組NS1的異名端連接第三二極管D3的陽極和第四二極管D4的陰極；第二隔離變壓器T2副邊繞組NS2的同名端連接第五二極管D5的陽極和第六二極管D6的陰極，第二隔離變壓器T2副邊繞組NS2的異名端連接第七二極管D7的陽極和第八二極管D8的陰極；第三隔離變壓器T3副邊繞組NS3的同名端連接第九二極管D9的陽極和第十二極管D10的陰極，第三隔離變壓器T3副邊繞組NS3的異名端連接第十一二極管D11的陽極和第十二二極管D12的陰極；第一二極管D1的陰極連接第三二極管D3的陰極構成第一全橋整流電路5的正端，第二二極管D2的陽極連接第四二極管D4的陽極構成第一全橋整流電路5的負端；第五二極管D5的陰極連接第七二極管D7的陰極構成第二全橋整流電路6的正端，第六二極管D6的陽極連接第八二極管D8的陽極構成第二全橋整流電路6的負端；第九二極管D9的陰極連接第十一二極管D11的陰極構成第三全橋整流電路7的正端，第十二極管D10的陽極連接第十二二極管D12的陽極構成第三全橋整流電路7的負端；第一全橋整流電路5的負端連接第二全橋整流電路6的正端；第二全橋整流電路6的負端連接第三全橋整流電路7的正端；第二濾波電感L2的一端連接第一全橋整流電路5的正端，第二濾波電感L2的另一端連接濾波電容Cf的正端，濾波電容Cf的負端連接第三全橋整流電路7的負端；第一～第六開關管均具有反并聯二極管。第一～第六開關管為IGBT或MOSFET。輸入電源Uin為蓄電池、燃料電池或光伏電池中的一種。所述第一～第十二二極管為碳化硅二極管或快恢復二極管。第一和第二電容為電解電容或無極性電容。本專利技術的升壓半橋變換器的控制方法：采用脈沖寬度調制(PWM)控制；第一開關管S1和第二開關管S2互補開通關斷；第三開關管S3和第四開關管S4互補開通關斷；第五開關管S5和第六開關管S6互補開通關斷。第一開關管S1、第三開關管S3和第五開關管S5的驅動信號相差120°；第二開關管S2、第四開關管S4和第六開關管S6的驅動信號相差120°。本專利技術的變換器通過調節第二開關管S2的占空比d來穩定輸出電壓Uo，其中，第二開關管S2的占空比d是其導通時間與開關周期之比。本專利技術的升壓半橋變換器適用于寬輸入電壓的場合，其輸入和輸出電流的脈動小，有利于延長輸入電源的使用壽命，減小了濾波電感的重量和體積，減小了開關管和整流二極管的電壓應力，解決了傳統電壓源變換器二極管電壓應力高的問題，解決了電流源變換器開關管電壓應力高和輸出電流脈動大的問題。附圖說明圖1：本專利技術的升壓半橋變換器的拓撲結構圖。具體實施方式由圖1可知，本申請的升壓半橋變換器，包括輸入電源Uin、第一濾波電感L1、第一橋臂支路1、第二橋臂支路2、第三橋臂支路3、分壓電容支路4、第一隔離變壓器T1、第二隔離變壓器T2、第三隔離變壓器T3、第一全橋整流電路5、第二全橋整流電路6、第三全橋整流電路7和濾波電路8，其中第一橋臂支路1包括第一開關管S1和第二開關管S2，第二橋臂支路2包括第三開關管S3和第四開關管S4，第三橋臂支路3包括第五開關管S5和第六開關管S6，分壓電容支路4包括第一電容C1和第二電容C2，第一全橋整流電路5包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4，第二全橋整流電路6包括第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7和第八二極管D8，第三全橋整流電路7包括第九二極管D9、第十二極管D10、第十一二極管D11和第十二二極管D12，濾波電路8包括第二濾波電感L2和濾波電容Cf。具體拓撲結構為：輸入電源Uin的正極連接第一濾波電感L1的一端，輸入電源Uin的負極分別連接第二開關管S2的一端、第四開關管S4的一端、第六開關管S6的一端和第二電容C2的負端構成分壓電容支路4的負端，第二電容C2的正端分別連接第一隔離變壓器T1原邊繞組NP1的異名端、第二隔離變壓器T2原邊繞組NP2的異名端和第三隔離變壓器T3原邊繞組NP3的異名端和第一電容C1的負端，第一電容C1的正端分別連接第一開關管S1的一端、第三開關管S3的一端和第五開關管S5的一端本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種升壓半橋變換器，其特征在于包括輸入電源U

【技術特征摘要】
1.一種升壓半橋變換器，其特征在于包括輸入電源Uin、第一濾波電感L1、第一橋臂支路1、第二橋臂支路2、第三橋臂支路3、分壓電容支路4、第一隔離變壓器T1、第二隔離變壓器T2、第三隔離變壓器T3、第一全橋整流電路5、第二全橋整流電路6、第三全橋整流電路7和濾波電路8，其中第一橋臂支路1包括第一開關管S1和第二開關管S2，第二橋臂支路2包括第三開關管S3和第四開關管S4，第三橋臂支路3包括第五開關管S5和第六開關管S6，分壓電容支路4包括第一電容C1和第二電容C2，第一全橋整流電路5包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4，第二全橋整流電路6包括第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7和第八二極管D8，第三全橋整流電路7包括第九二極管D9、第十二極管D10、第十一二極管D11和第十二二極管D12，濾波電路8包括第二濾波電感L2和濾波電容Cf。具體拓撲結構為：輸入電源Uin的正極連接第一濾波電感L1的一端，輸入電源Uin的負極分別連接第二開關管S2的一端、第四開關管S4的一端、第六開關管S6的一端和第二電容C2的負端構成分壓電容支路4的負端，第二電容C2的正端分別連接第一隔離變壓器T1原邊繞組NP1的異名端、第二隔離變壓器T2原邊繞組NP2的異名端和第三隔離變壓器T3原邊繞組NP3的異名端和第一電容C1的負端，第一電容C1的正端分別連接第一開關管S1的一端、第三開關管S3的一端和第五開關管S5的一端構成分壓電容支路4的正端，第一濾波電感L1的另一端分別連接第一開關管S1的另一端、第二開關管S2的另一端和第一隔離變壓器T1原邊繞組NP1的同名端，第二隔離變壓器T2原邊繞組NP2的異名端分別連接第三開關管S3的另一端和第四開關管S4的另一端，第三隔離變壓器T3原邊繞組NP3的異名端分別連接第五開關管S5的另一端和第六開關管S6的另一端；第一隔離變壓器T1副邊繞組NS1的同名端連接第一二極管D1的陽極和第二二極管D2的陰極，第一隔離變壓器T1副邊繞組NS1的異名端連接第三二極管D3的陽極和第四二極管D4的陰極；第二隔離變壓器T2副邊繞組NS2的同名端連接第五二極管D5的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚志壘，徐靜，何堅強，陳榮，王馳，李小凡，
申請(專利權)人：鹽城工學院，
類型：發明
國別省市：江蘇,32