欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2019111960869
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于倍压整流电路的高增益准谐振DC-DC变换器,其特征在于,包括升压电路、钳位电路、串联谐振回路和双向正负倍压整流电路;

升压电路包括并联的第一功率开关管和输入电感,第一功率开关管上并联有第一反并联二极管;

钳位电路包括并联的第二功率开关管和第二电容,第二功率开关管上并联有第二反并联二极管;

串联谐振回路包括漏感电感和第一电容;

双向正负倍压整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一输出电容、第二输出电容、第三输出电容、第四输出电容和负载电阻;

工作模式一:在t0时刻,第二功率开关管断开,漏感电流iLk和输入电感电流iLB之差通过第一功率开关管的第一反并联二极管,第一功率开关管实现零电压开通,第一功率开关管的第一反并联二极管中电流为零;

工作模式二:在t1时刻,第一功率开关管中的电流方向发生改变,输入电源通过第一功率开关管给输入电感充电,原边线圈绕组、第一电容和漏感电感构成串联谐振回路,输出端的第二二极管和第三二极管导通,副边线圈绕组电压折算到原边线圈绕组为uo/n,n为变换器的变比,在副边线圈绕组电压折算到原边线圈绕组上的电压和第一电容的共同作用下使得漏感电流iLk逐渐减小到零,该模式下的数学模型为式(1)所示,其中,C1为第一电容,uC1为第一电容两端的电压,Lk为漏感电感;

工作模式三:在t2时刻,漏感电感和第一电容发生谐振,漏感电流iLk方向发生改变,原边电流方向发生改变,变压器副边电流方向也随之改变,使得第二二极管和第三二极管关断,第一二极管和第四二极管导通,输出端倍压整流电路继续给负载充能,第一输出电容和第四输出电容上的电压之和折算到原边依然为uo/n,变压器原边电流、电压计算式如下:uC1(t)=uC1(t0)coswr(t-t2)                 (3)其中,uC1为第一电容两端的电压,wr为谐振频率,

工作模式四:在t3时刻漏感电流iLk谐振到零,变换器进入断流状态,在这一阶段电源一直对输入电感LB充电,使得输入电感电流iLB一直保持不变,输出端电流为零,第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管都处于关断状态,第二输出电容和第四输出电容直接给负载供电,求得这一阶段高频变压器漏感电流iLk:iLk(t)=0                           (4)

变压器原边绕组呈现的电压和电容C1电压之和为UN,应用伏秒平衡原理:

d1U1+d3U3=d2U2                         (5)

式中,U1、U2和U3分别是在模态1、模态2和模态3的变压器原边绕组电压和第一电容电压之和;

工作模式五:在t4时刻,第一功率开关管关断,输入电流和变压器电流之差流过开第二功率开关管的第二反并联二极管,第二电容放电,并对第一电容充电,流过第二功率开关管的电流由负过零,创造零电压开通条件,使得第二功率开关管实现零电压开通,第二二极管和第三二极管导通,第一二极管和第四二极管关断,当第二功率开关管的电流iS2到零的时候,这一阶段结束;

工作模式六,在t5时刻,第二功率开关管的第二反并联二极管电流到零,流过第二功率二开关管的电流iS2方向发生改变,漏感电流iLk方向保持不变,且线性增大,第二二极管和第三二极管导通,在t4-t6时间段内,输入电感电流流经变压器原边绕组并一直对第一电容充电,在t4-t6这段时间内数学模型为式(7):其中,C2为第二电容。

2.如权利要求1所述的一种基于倍压整流电路的高增益准谐振DC-DC变换器,其特征在于,当给第一功率开关管导通控制信号时,控制第二功率开关管关断,第一反并联二极管导通,串联谐振回路中发生电流、电压谐振,在原边线圈绕组中产生交变电流和电压;通过高频变压器在副边线圈绕组侧完成第一阶段升压;同时,副边线圈绕组中第二二极管和第三二极管,第一二极管和第四二极管在交流电正半周和服半周轮流同时导通,完成变压器副边线圈绕组侧交流电倍压整流,从而在原边线圈绕组侧升压的基础上实现副边线圈绕组侧升压;最终在电路负载上获得高增益的升压直流电,第一功率开关管随后零电压开通,直流电源给输入电感充电,其余支路电流为零;第三输出电容、第四输出电容维持负载供电电流;

当给第二功率开关管导通控制信号时,控制第一功率开关管关断;首先,第二反并联二极管导通,输入电流通过第二反并联二极管给第二电容充电,当电容电压高于电源电压时,第二功率开关管零电压开通,第二电容放电并给串联漏感电感和第一电容充电,为下一阶段的串联谐振储能。

3.如权利要求1所述的一种基于倍压整流电路的高增益准谐振DC-DC变换器,其特征在于,第一功率开关管和第二功率开关管的占空比分别为D和1-D。

4.如权利要求1所述的一种基于倍压整流电路的高增益准谐振DC-DC变换器,其特征在于,第一电容采用谐振电容。

5.如权利要求1所述的一种基于倍压整流电路的高增益准谐振DC-DC变换器,其特征在于,变换器的原边线圈绕组为N1,副边线圈绕组为N2,变换器的变比为n=N2/N1。