[发明专利]一种环保用双变压器型零电流谐振三电平直流变换器

说明书

本发明公开了一种环保用双变压器型零电流谐振三电平直流变换器：输入侧含直流电源、两个输入分压电容、两个箝位二极管、四个主开关管、两个辅开关管、一个谐振电感、一个谐振电容、两个续流二极管、两个辅助分压电容和主辅两个变压器的原边，其中四个主开关管是IGBT器件，并与两个输入分压电容和两个箝位二极管组成中性点箝位型三电平电路，两个辅开关管是反向串联的MOSFET器件，并与谐振电容、两个续流二极管、两个辅助分压电容和辅变压器原边组成辅助支路；输出侧的两个变压器副边同向串联后与两个整流二极管和两个稳压电容共同组成倍压整流电路。四个IGBT能实现零电流开通和关断，两个MOSFET只需承受1/4的输入电压，且能实现零电压零电流开通和零电压关断。

技术领域

本发明涉及一种环保用双变压器型零电流谐振三电平直流变换器，属于电力电子技术领域，适用于高压直流大功率场合。

背景技术

太阳能和风能为主流的新能源发电在近些年得到了快速的发展，并且新能源的端口电压和功率呈现明显的上升趋势。比如，光伏电池板最大输出电压由1000V升高为1500V，而且目前市场上已经有1500V直流输出的光伏电池板了。随着不断增加的可再生能源的电力渗透，中高压直流输电在长远距离的电能传输中的应用越来越普遍。而相对于传统的交流电网，通过新能源发电接入直流电网可以省却多个换流环节，能够显著节约投资运营成本和降低运行损耗。因此，大功率DC/DC变换器作为新能源发电接入直流电网或者进行直流输电的核心环节，已经有了大量的研究。如传统的全桥变换器实现零电流软开关技术的辅助电路相对复杂，且只能实现滞后桥臂的零电流同时还存在环流等情况，且开关管的电压应力均为输入电压。谐振式直流变换器也能实现各种方式的软开关，但谐振直流变换器通常变频控制，导致在宽输出电压范围内，开关频率产生较大变化，使得开关管的损耗增加的同时磁性元件的设计难度也会上升。

发明内容

技术问题：本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种双变压器型零电流谐振三电平直流变换器，该技术方案保证所有开关管电压应力为输入电压的一半的同时，能实现主开关管的零电流开通和关断，减小拓扑的开关损耗，采用的PWM控制技术也有利于降低磁性元件的设计。

技术方案：本发明的双变压器型零电流谐振三电平直流变换器，其特征在于，所述直流变换器包含直流电源(Vin)、两个输入分压电容(Cin1和Cin2)、四个主开关管(Q1～Q4)、两个辅开关管(Q5和Q6)、谐振电感(Lr)、谐振电容(Cr)、两个箝位二极管(Dc1和Dc2)、两个续流二极管(Df1和Df2)、主辅两个变压器(Tr1和Tr2)、两个辅助分压电容(Cd1和Cd2)、两个整流二极管(DR1和DR2)、两个输出稳压电容(Co1和Co2)；

所述第一输入分压电容(Cin1)和第二输入分压电容(Cin2)串联组成分压电路，且并联在直流电源(Vin)正负输出端；所述第一至第四主开关管为IGBT器件，且各自反并联一个二极管；所述第一开关管(Q1)至第四开关管(Q4)依次同向串联，然后正向并联在直流电源(Vin)正负输出端；所述谐振电感(Lr)和主变压器(Tr1)的原边绕组串联，该串联支路两端分别接于第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)的串联点(A)和第一输入分压电容(Cin1)、第二输入分压电容(Cin2)的串联点(B)，且主变压器(Tr1)原边绕组的同名端在靠近所述串联点(A)的一侧；第一箝位二极管(Dc1)的阳极和阴极分别接于所述串联点(B)和第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)的串联点(E)；第二箝位二极管(Dc2)的阴极和阳极则分别接于所述串联点(B)和第三开关管(Q3)、第四开关管(Q4)的串联点(F)；