[发明专利]零电压转换电源‑电容串联型直流变换器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软开关电路，尤其涉及一种零电压转换电源-电容串联型直流变换器及其工作方法。

背景技术

近代以来，随着化石能源的不断消耗，人类正面临前所未有的能源危机。光伏发电技术由于无需消耗任何化石能源，为人类社会提供了源源不断的可再生电力，得到了非常广泛的应用。

光伏逆变器作为整个光伏发电系统的核心部件，其运行效率与性能至关重要。目前广泛使用的分布式非隔离型光伏并网逆变器广泛采用两级式拓扑，第一级直流-直流变换电路较多采用带有零电压转换电路的升压型(Boost)变换器，该零电压转换电路显著降低了主开关管的开关损耗与主二极管的反向恢复损耗，获得了广泛应用。

但是传统的带有零电压转换电路的升压型(Boost)变换器电路存在以下问题：

(1)开关管与二极管的电压应力为直流输出电压值，电压应力较大；

(2)硬件工程师在选择半导体器件时，必须选择耐压高于该直流输出电压值的半导体器件，导致成本偏高；

(3)另外，在高升压比工况下，主开关管与主二极管电流应力较大，导致转换效率降低。

发明内容

本发明提出的一种零电压转换电源-电容串联型直流变换器及其工作方法，其中该零电压转换电源-电容串联型直流变换器的主功率电路分为第一主功率电路与第二主功率电路，分别实现直流电源S₁与中央电容C_cen、直流电源S₂与中央电容C_cen之间的能量传递，而且本发明实现了主开关管的零电压开通与零电压关断、主二极管的零电压开通与零电压关断，并且辅助开关管与辅助二极管几乎不增加电路的损耗。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种零电压转换电源-电容串联型直流变换器，包括：电源电路和主功率电路；

所述电源电路，包括依次串联连接的直流电源S₁、中央电容C_cen以及直流电源S₂，所述电源电路为后级电路或负载供电；

所述主功率电路，包括第一主功率电路和第二主功率电路，所述第一主功率电路并联在中央电容C_cen与直流电源S₂的公共点及直流电源S₁的正极点之间；所述第二主功率电路并联在中央电容C_cen与直流电源S₁的公共点及直流电源S₂的负极点之间。

所述第一主功率电路，包括：

主开关管T_1u和主电感L_Fu，所述主开关管T_1u的集电极或漏极与直流电源S₁的正极相连，主开关管T_1u的射极或源极与主电感L_Fu的一端相连，主电感L_Fu的另一端与直流电源S₁的负极相连；

所述主开关管T_1u与主电感L_Fu的公共点与主二极管D_Fu的阴极相连，主二极管D_Fu的阳极接至直流电源S₂的正极与中央电容C_cen的公共点；

所述直流电源S₁正极连接辅开关管T_2u的集电极或漏极，辅开关管T_2u的射极或源极连接至谐振电感L_ru的一端，谐振电感L_ru的另一端连接至主开关管T_1u与主电感L_Fu的公共点；

所述谐振电感L_ru与辅开关管T_2u的公共点连接辅二极管D_1u的阴极，辅二极管D_1u的阳极连接辅二极管D_2u的阴极，辅二极管D_2u的阳极连接至直流电源S₂的正极与中央电容C_cen的公共点；

所述主二极管D_Fu的阴极连接至电容C_Bu的一端，电容C_Bu的另一端连接至辅二极管D_1u与辅二极管D_2u的公共点；