[发明专利]串联输入串联输出的全桥功率变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率变换器及其控制方法，特别涉及一种串联输入串联输出的全桥功率变换器及其控制方法。

背景技术

进行高压输入如三相交流电380V的直流变换，经过功率因数校正，电压输出往往会达到700-800V。在煤矿井下，电网电压等级存在交流660V或1140V，经过整流后会达到1000V甚者2000V。针对以这些高电压等级作为输入电源的直流-直流功率变换器，如果采取单个移相全桥功率变换器，则功率开关管的耐压值会达到2000V以上。不仅功率开关器件成本高，而且限制了开关频率提高。为了选用耐压值较低的功率开关管来解决高压输入直流变换的问题，目前主要采用三电平直流功率变换器技术方案、功率开关管直接串联技术方案以及功率变换器的输入串联方案这3种方案。第三类方案必须解决串联模块输入电压的均压问题，普遍方法是每个模块有独立的控制器，并给该控制器增加专门的均压控制环，这就增加了控制系统的复杂性。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种可以适用于高电压输入、高电压输出场合的功率变换拓扑装置，降低控制系统的复杂性和整机成本，提高系统可靠性的串联输入串联输出的全桥功率变换器及其控制方法。

为达到上述目的，本发明提供的一种串联输入串联输出的全桥功率变换器，包括全桥功率变换器及其移相控制电路，所述全桥功率变换器包括具有相同结构和参数的第一模块和第二模块，以及第一模块和第二模块共用的移相控制电路，其中第一模块包括并联于其输入端的第一输入滤波电容和并联于其输出端的第一输出滤波电容，第二模块包括并联于其输入端的第二输入滤波电容和并联于其输出端的第二输出滤波电容，第一模块和第二模块的输入端相互串联，第一模块和第二模块的输出端也相互串联，即输入电压加在相互串联的第一输入滤波电容和第二输入滤波电容上，而输出电压加在相互串联的第一输出滤波电容和第二输出滤波电容上；移相控制电路输出有PWM驱动信号，第一模块和第二模块的功率开关管共用相同的PWM驱动信号。

本发明单相串联输入串联输出的全桥功率变换器，其中所述第一模块和第二模块为带有饱和电感的零电压零电流全桥功率变换器。

本发明串联输入串联输出的全桥功率变换器，其中所述第一模块和第一模块第二模块为零电压零电流开关全桥功率变换器。

本发明串联输入串联输出的全桥功率变换器，其中所述移相控制电路包括取样电路、移相驱动控制电路、放大电路和4个驱动变压器，其中取样电路包括并联接在全桥功率变换器输出端的两个取样电阻，取样信号由两个取样电阻的连接点输出至移相驱动控制电路，移相驱动控制电路输出的4个驱动控制信号分别接至放大电路的4个输入端，放大电路的第一输出端和第二输出端分别接至第一驱动变压器和第二驱动变压器的输入端，放大电路的第三输出端和第四输出端分别接至第三驱动变压器和第四驱动变压器的输入端，第一驱动变压器的输出端和第三驱动变压器的输出端分别接至第一模块功率开关管的控制端，第二驱动变压器的输出端和第四驱动变压器的输出端分别接至第二模块功率开关管的控制端。

本发明串联输入串联输出的全桥功率变换器，其中所述移相驱动控制电路采用型号为UC3875的芯片构成。

为达到上述目的，本发明提供的一种串联输入串联输出的全桥功率变换器的控制方法，其中全桥功率变换器设置具有相同结构和参数的第一模块和第二模块，以及所述第一模块和第二模块共用的移相控制电路，所述移相控制电路设置取样电路、移相驱动控制电路、放大电路和4个驱动变压器，该控制方法包括；

1)将所述第一模块和第二模块的输入端相互串联，所述第一模块和第二模块的输出端也相互串联，所述移相控制电路输出有PWM驱动信号，所述第一模块和第二模块的功率开关管共用该相同的PWM驱动信号；

2)将由全桥功率变换器输出端的两个取样电阻获得的取样信号输出至所述移相驱动控制电路，所述移相驱动控制电路输出4个驱动控制信号分别接至所述放大电路的4个输入端，所述放大电路的第一输出端和第二输出端分别接至第一驱动变压器和第二驱动变压器的输入端，所述放大电路的第三输出端和第四输出端分别接至第三驱动变压器和第四驱动变压器的输入端，所述第一驱动变压器的输出端和第三驱动变压器的输出端分别接至所述第一模块功率开关管的控制端，所述第二驱动变压器的输出端和第四驱动变压器的输出端分别接至所述第二模块功率开关管的控制端。