[实用新型]基于双Boost电路前级逆变高频链隔离型DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及双Boost电路、桥式整流电路和全波整流电路，属于直流电能变换领域。 

技术背景

1双Boost电路 

如图1所示，双Boost电路由两个全控开关和两个储能电感组成，通过一定的控制方法可以实现其任意开关周期内Boost电路的升压输出，与普通实现高频变换的全桥逆变电路相比，其特点是：前级双Boost逆变电路不仅减少了前级逆变电路功率开关的个数，降低了电路的开关损耗，提高了整体电路的效率，而且由于此电路具有升压的特性，所以可以缩小高频变压器的变比，进而减小了变压器的体积和重量，降低变压器分布参数对整体电路的影响。 

2高频链技术及高频变压器 

由于工频变压器应用范围广泛、可靠性好、相关技术成熟，所以一般情况下隔离变换器都是使用工频变压器来调整电压比和进行前级电路和后级电路的电气隔离。但是采用工频变压器，会使系统整体的体积大，重量重；系统输出滤波器体积庞大，笨重；工频变压器和输出滤波电感会产生噪音；对于输入电压或负载的波动，系统的动态响应特性差。为了克服工频变压器以上缺点，高频链技术应运而生，它是利用高频变压器代替低频逆变中的工频变压器，在实现调整前级电路和后级电路电压比和电气隔离功能的同时，有效的减小了变压器的体积和重量，进而减小了整个系统的体积和重量。 

3双向开关及整流电路 

双向开关是指在导通时可以流过双向电流，关断时能够阻断双向电压具有自关断能力的器件，又被称为四象限开关。目前市场上没有此类型的功率器件，所以双向开关通常是由单向开关组合而成。目前常用的IGBT组合双向开关主要有四种形式，即图2所示的桥式双向开关、图3所示的并联型双向开关、图4所示的共发射极反向串联组合双向开关和图5所示的共集电极反向串联组合双向开关。现代常用的整流电路按照组成的器件可以分为不可控整流电路、半控整流电路和全控整流电路。组成不可控整流电路的器件为不控型器件，组成半控整流电路的器件为全控型器件不控器件而组成全控整流电路的器件全部为全控型器件。 

发明内容

本发明电路结构如图6所示，前级逆变采用双Boost电路，它的结构类似普通的交错并联型的双Boost DC-DC变换电路，不同之处是双Boost电路的输出省去了其中的整流二极管，将直流输入变换为高频交流输出。通过控制两个Boost变换器交替工作，可以实现DC-HFAC的能量变换。前级电路的输出电压经过高频变压器的变换和隔离后作为后级电路的输入，整流电路可以由不同结构的整流电路来组成不同的隔离型DC-DC变换器。 

本发明对后级电路的整流电路拓扑结构进行了改造，一种为桥式整流电路，一种为全波整流电路。桥式整流电路有在图7所示的在不可控桥式整流电路基础上形成的图8所示的的后级电路为桥式全控整流电路，将单向功率开关用双向开关代替，则可形成如图9所示整流 电路为单向矩阵式整流器的隔离型DC-DC变换器，在本发明附图中只给出了双向开关是桥式双向开关的DC-DC变换器电路拓扑，而将桥式双向开关替换成并联型双向开关、共发射级反向串联组合双向开关和共集电极反向串联组合双向开关也可形成同样结构的基于双Boost前级逆变隔离型DC-DC变换器。同理，后级电路为全波整流电路的基于双Boost前级逆变隔离型DC-DC变换器同样可以在图10中电路基础上形成图11中后级电路的开关管为全控器件的基于双Boost前级逆变隔离型DC-DC变换器和图12中后级电路开关管为桥式双向开关的基于双Boost前级逆变隔离型DC-DC变换器。将图12中的桥式双向开关替换成并联型双向开关、共发射级反向串联组合双向开关和共集电极反向串联组合双向开关也可形成同样结构的基于双Boost前级逆变隔离型DC-DC变换器。 

无论基于双Boost前级逆变隔离型DC-DC变换器的后级电路结构形式是桥式整流还是全波整流，只要整流电路开关管为二极管，则整流电路是不可控的，只有通过控制逆变电路的开关管驱动信号的占空比变化来调节直流输出电压。如果将整流电路变为可控整流电路，则可以同时或者分别控制逆变电路或者整流电路中的开关管的驱动信号的占空比来调节直流输出电压，进而可以提高对输出直流电压的控制精度。将整流电路中的单向开关用双向开关代替后，后级电路变为矩阵式整流电路，这种整流电路更好的提高了整体电路的控制自由度，并且整个变换器实现了能量的双向流动。 

附图说明

图1为双Boost逆变电路 

图2为桥式双向开关 

图3为并联型双向开关 

图4为共发射极反向串联组合双向开