[发明专利]一种带电压解耦的单相软开关充电器拓扑及其调制方法

说明书

本发明公开一种带有源电压解耦的单相软开关充电器拓扑及其调制方法，其拓扑包括了电网侧单位功率因数PWM整流电路、全桥移相控制DC/DC变换电路、有源直流电压解耦电路和实现所有开关管零电压软开关的谐振支路，通过有源直流电压解耦电路的控制，大幅度减小直流总线电容容量，提高充电器功率密度；调制方式包括PWM整流电路、DC/DC变换电路、有源直流电压解耦电路和谐振支路的软开关调制方法，具体是把PWM整流电路的桥臂开关器件的控制信号、有源直流电压解耦电路开关器件的控制信号与DC/DC变换桥臂开关器件的控制信号的上升沿进行同步，通过谐振支路的控制，在开关周期内实现所有开关的零电压开通，提高拓扑的转换效率。

技术领域

本发明涉及变流器调制技术领域，尤其涉及一种带有源功率解耦的单相零电压软开关充电器拓扑及其调制方法。

背景技术

传统的由两级电能变换电路构成的车载充电器电路，由于前级的PFC模块本身特性为了消除两级间直流总线上的二倍工频纹波，直流总线上需要并接大容量的电容，导致车载充电器功率密度低。现有的电压解耦电路虽然能够减小直流总线上的电容容量，但由于电压解耦电路的开关器件工作于硬开关模式，导致电压解耦电路引入无源器件体积大，导致车载充电器的转换效率低、功率密度提升不明显。因此常规的带电压解耦的单相充电器拓扑由于工作于硬开关模式，存在电压解耦电路中的无源器件体积大，整体功率密度无法大幅度提升、转换效率低等问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有充电器拓扑中的缺点，提供一种带电压解耦的单相零电压软开关充电器拓扑及其调制方式，实现直流总线电容容量的大幅度减小，同时实现单位功率因数PWM整流电路的开关管、移相控制DC/DC电路的开关管、电压解耦电路的开关管和辅助软开关谐振回路的开关管工作于零电压开通模式，提高充电器的转换效率和功率密度。

本发明的一个方面，提供一种带有源电压解耦的单相软开关充电器拓扑，如图1所示，其特征在于：所述的带有源电压解耦的单相软开关充电器电路包括四组由两个串联的包含反并二极管的全控型开关构成的桥臂、和直流总线电压解耦支路组成。其中：第一桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_r1、D_r1和S_r3、D_r3，第二桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_r2、D_r2和S_r4、D_r4，第三桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_i1、D_i1和S_i3、D_i3，第四桥臂的上、下开关及其反并二极管分别为S_i2、D_i2和S_i4、D_i4。谐振支路的辅助开关及其反并二极管分别为S_aux、D_aux，谐振支路还包括谐振电感L_r和箝位电容C_c。直流总线电压解耦电路包括一组两个串联的包含反并二极管的全控型开关构成的桥臂、电感L_pd和储能电容C_pd，其桥臂的上、下开关器件及其反并二极管分别为S_d1、D_d1和S_d2、D_d2。