[发明专利]电流梯形波变换器

权利要求书

1.一种功率变换器，所述变换器由输入电压源Vin、原边主开关管Q1、Q2，辅助电压源Vaux、主变压器T1、谐振电感Lr或变压器漏感、原边半桥电容C1、C2，输出整流管D1、D2，输出电容Co及负载Ro构成；其中，原边主开关管Q1、Q2串联后构成一个开关桥臂，桥臂的上端与输入电压源Vin的正端相连，桥臂的下端与输入电压源Vin的负端相连；原边半桥电容C1、C2串联后上端与输入电压源Vin的正端相连，下端与输入电压源Vin的负端相连；辅助电压源Vaux、主变压器T1、谐振电感Lr或变压器漏感相互串联后一端与桥臂的中点相连，另一端与原边半桥电容C1、C2串联后中点相连；在输入电压源、原边主开关管、主变压器、谐振电感或变压器漏感、原边半桥电容、输出整流管、输出电容电压共同作用下，通过控制辅助电压源电压、幅值、极性及时序，在电感或变压器漏感的激磁、维持与去磁电压，实现主电路回路电流梯形波；电路工作时具备以下特征：

a)变换器的每个工作周期由对称的上、下半周期构成；

b)每半周期由两个工作阶段构成，第一个阶段为功率传递阶段，第二个阶段为换流阶段；

c)功率传递阶段由三个工作阶段构成，三个工作阶段共同作用在主电路回路中产生梯形电流波：

i.激磁阶段：输入电压源、辅助电压源与变压器反射电压共同作用，在电路中谐振电感或变压器漏感两端产生激磁电压，电流线性或非线性增加；激磁阶段可由单一或多时序的组合构成；

ii.维持阶段：输入电压源、辅助电压源与变压器反射电压共同作用，在电路中谐振电感或变压器漏感两端产生零电压，电流维持不变；

iii.去磁阶段：输入电压源、辅助电压源与变压器反射电压共同作用，在电路中谐振电感或变压器漏感两端产生去磁电压，电流线性或非线性减小；去磁阶段可由单一或多时序的组合构成；

d)换流阶段利用原边电感储能对变换器原边主开关管的寄生电容或并联电容充放电，在主开关管电压降低至零后开通该开关管，实现零电压开通。

2.根据权利要求1所述的功率变换器，使用额外增加的辅助电感Laux，利用其所储存能量，对主开关管寄生电容或并联电容进行充、放电，实现主开关管的软开关。

3.根据权利要求1所述的功率变换器，利用谐振电感Lr或变压器漏感，或变压器激磁电感中所储存能量，对主开关管寄生电容或并联电容进行充、放电，实现主开关管的软开关。

4.根据权利要求1所述的功率变换器，其所包含的辅助电压源为可控电压源，其电压幅值、极性及时序可控，可根据需要对三者其一或任意组合进行控制。

5.根据权利要求4所述的功率变换器，利用固定电压源配合辅助开关来实现对其电压幅值、极性及时序的控制，实现电流梯形波所需的辅助电压源。

6.根据权利要求5所述的功率变换器，通过调节辅助开关的开通、关断时序，实现电流梯形波所需的辅助电压源。

7.根据权利要求5所述的功率变换器，利用谐振电感或变压器漏感，变压器激磁电感，或额外增加的辅助电感中所储存能量，对辅助开关管寄生电容进行充放电，实现辅助开关管的软开关。

8.根据权利要求4所述的功率变换器，利用电容配合辅助开关来实现对其电压幅值、极性及时序的控制，实现电流梯形波所需的辅助电压源。

9.根据权利要求8所述的功率变换器，辅助开关采用固定的开通、关断时序，实现对其电压幅值、极性及时序的控制，实现电流梯形波所需的辅助电压源。

10.根据权利要求8所述的功率变换器，辅助开关采用可调整的开通、关断时序，使电容电压不变，实现对其电压幅值、极性及时序的控制，实现电流梯形波所需的辅助电压源。

11.根据权利要求8所述的功率变换器，利用谐振电感或变压器漏感，变压器激磁电感，或额外增加的辅助电感中所储存能量，对辅助开关管寄生电容进行充放电，实现辅助开关管的软开关。

12.根据权利要求1所述的功率变换器，利用谐振电感或变压器漏感与变压器激磁电感感值比例优化及相应控制方案，实现输出电压调整。