[发明专利]一种高电压增益的LCL谐振式直流-直流变换器

权利要求书

1.一种高电压增益的LCL谐振式直流-直流变换器，包括直流电源、主变压器、与主变压器原边绕组相连的原边电路，其特征在于，所述变换器还包括反激变压器、与反激变压器副边绕组相连的第五二极管、与主变压器副边绕组相连的整流电路，以及输出电容和负载电阻；

与反激变压器和主变压器原边绕组相连的原边电路包括四个功率开关管及其四个反并联二极管，一个谐振电容和一个谐振电感；所述功率开关管包括第一功率开关管～第四功率开关管；所述二极管包括第一二极管～第四二极管；

所述反激变压器的原边绕组同名端连接直流电源的正极，原边绕组的异名端连接第一功率开关管和第三功率开关管的集电极；第一功率开关管的发射极与第二功率开关管的集电极串联，并与谐振电容的上端和谐振电感的左端相连；谐振电感的右端与主变压器原边绕组的同名端相连；第三功率开关管的发射极与第四功率开关管的集电极相连，并与谐振电容的下端和主变压器原边绕组的异名端相连；直流电源的负极连接第二功率开关管和第四功率开关管的发射极；所述反激变压器副边绕组的同名端接地，即输出电压的负极；副边绕组的异名端接第五二极管的阳极，第五二极管的阴极接输出电容的上端，即输出电压的正极；输出电容的下端接地，即输出电压的负极；

所述反激变压器为原边连接的LCL谐振电路提供了谐振电感，反激变压器原边电感与谐振电容及谐振电感构成的LCL谐振电路；所述反激变压器的原边电感在LCL谐振阶段之前就预先储能，使得所述LCL谐振是一个具有初始状态为非零状态，具有初始储能的谐振；

所述整流电路，由第六二极管、第七二极管、第八二极管和第九二极管构成全桥整流电路；第六二极管的阳极和第七二极管阴极连接主变压器副边绕组的同名端；第八二极管的阳极和第九二极管的阴极连接副边绕组的异名端；第六二极管的阴极和第八二极管的阴极连接，并与输出电容的上端相连；第七二极管的阳极和第九二极管的阳极相连，并与输出电容的下端相连；

所述第一功率开关管～第四功率开关管的栅极分别接收外部电路提供的开关信号U_g1～U_g4；所述的开关信号U_g为高电平时，对应的功率开关管导通；开关信号U_g为低电平时，对应的功率开关管关断；

所述第一功率开关管～第四功率开关管采用固定开关频率控制，在一个开关周期内分为t₀～t₆六个阶段，动作顺序如下：

(1)[t₀～t₁]阶段：U_g1和U_g2输出高电平，U_g3和U_g4输出低电平，此阶段持续时间为t_b；

(2)[t₁～t₂]阶段：U_g1和U_g4输出高电平，U_g2和U_g3输出低电平，此阶段持续时间为t_r；

(3)[t₂～t₃]阶段：U_g1，U_g2，U_g3和U_g4都输出低电平，此阶段持续时间为t_d；

(4)[t₃～t₄]阶段：U_g3和U_g4输出高电平，U_g1和U_g2输出低电平，此阶段持续时间为t_b；

(5)[t₄～t₅]阶段：U_g2和U_g3输出高电平，U_g1和U_g4输出低电平，此阶段持续时间为t_r；

(6)[t₅～t₆]阶段：U_g1，U_g2，U_g3和U_g4都输出低电平，此阶段持续时间为t_d；

开关时序中，t₀～t₃和t₃～t₆各为开关周期T_s的一半。

2.根据权利要求1所述的一种高电压增益的LCL谐振式直流-直流变换器，其特征在于，所述整流电路可用以下全波整流电路结构替代应用：

所述全波整流电路由第十二极管和第十一二极管构成；与之相连的主变压器的副边绕组含中间抽头；主变压器副边绕组上端接第十二极管的阳极；主变压器的副边绕组下端接第十一二极管的阳极；主变压器的副边绕组的中间抽头接输出电容的下端；第十二极管的阴极与第十一二极管的阴极相连，并接到输出电容的上端。