的等效增益為1。
[0071]附圖12中，高頻矩形波電壓源(uP)有兩種狀態(tài):當開關(guān)管SP1和開關(guān)管SP4導(dǎo)通、開關(guān)管sp2和開關(guān)管SP3關(guān)斷時，高頻矩形波電壓源(uP)為正電壓；當開關(guān)管SP1和開關(guān)管SP4關(guān)斷、開關(guān)管SP2和開關(guān)管SP3導(dǎo)通時，高頻矩形波電壓源(uP)為負電壓。高頻矩形波電壓源(uP)為正電壓和為負電壓時電路的工作原理相似，此處只以高頻矩形波電壓源(uP)為正電壓的情況為例進行說明。
[0072]當高頻矩形波電壓源(uP)為正電壓，電路有兩種工作模式。
[0073]工作模式1，等效電路如附圖15所示，此時第一開關(guān)管(SD關(guān)斷、第二開關(guān)管(S2)導(dǎo)通，此時變壓器?\和變壓器1~2同時向負載傳輸能量，簡化的等效電路如附圖16所示。根據(jù)圖16可知，由于每個變壓器的變比都為1，而此時兩個變壓器原邊串聯(lián)、副邊并聯(lián)，因此兩個變壓器副邊對原邊的等效變比為0.5，而此時諧振網(wǎng)絡(luò)的增益為1，因此，此時輸出對輸入的等效變比也為0.5。
[0074]工作模式2，等效電路如附圖17所示，此時第一開關(guān)管(SD導(dǎo)通、第二開關(guān)管(S2)關(guān)斷，此時變壓器T2被第一開關(guān)管(Si)和第一二極管(Di)短路，僅變壓器?\向負載傳輸能量，此時簡化的等效電路如附圖18所示。根據(jù)圖18可知，由于變壓器Τ2被短路、僅變壓器?\向負載傳遞能量，而變壓器?\的變比都為1，因此變換器副邊對原邊的等效變比就為1，而此時諧振網(wǎng)絡(luò)的增益為1，所以，此時輸入對輸出的等效變比也為1。
[0075]根據(jù)上述分析可知，在工作模式1，當?shù)谝婚_關(guān)管(SD導(dǎo)通時，變壓器總的等效變比為1，當?shù)诙_關(guān)管(S2)導(dǎo)通時，變壓器總的等效變比為0.5，通過調(diào)節(jié)第一開關(guān)管(SD和第二開關(guān)管(S2)各自導(dǎo)通時間，就能夠動態(tài)調(diào)節(jié)變壓器總的等效變比，使其在0.5到1之間連續(xù)變化，進而可以使變換器的等效增益在0.5到1之間連續(xù)變化、實現(xiàn)輸出電壓和輸出功率的控制。在具體實施時，第一開關(guān)管(SD和第二開關(guān)管(S2)導(dǎo)通時間就可以通過調(diào)節(jié)第一開關(guān)管(SJ開通時刻相對于高頻矩形波電壓源(uP)的相位來實現(xiàn)，具體可以通過調(diào)節(jié)第一開關(guān)管Ο的開通時刻相對于原邊開關(guān)管SP1的導(dǎo)通時刻之間的時間差來實現(xiàn)。
[0076]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的實際范圍不僅包括所公開的實施例，還包括在權(quán)利要求書之下實施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等效方案。
【主權(quán)項】
1.一種雙變壓器變繞組隔離變換器，其特征在于:所述雙變壓器變繞組隔離變換器由高頻矩形波電壓源(UP)、高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)、第一變壓器(!\)、第二變壓器(T2)、第一主電感(Lnil)、第二主電感(Lni2)、無源整流電路(20)、混合整流電路(30)、輸出濾波電容(C。)和負載(R。)構(gòu)成； 所述高頻矩形波電壓源(uP)的一端連接高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)的一端，高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)的另一端連接第一變壓器(T1)原邊繞組(Np1)的一端和第一主電感(Lml)的一端,第一變壓器(T1)原邊繞組(Npi)的另一端連接第一主電感(Lnil)的另一端、第二主電感(Lni2)的一端和第二變壓器(T2)原邊繞組(Np2)的一端，第二變壓器(T2)原邊繞組(Np2)的另一端連接第二主電感(Lni2)的另一端和高頻矩形波電壓源(uP)的另一端； 第一變壓器(T1)副邊繞組(Nsi)的兩端分別連接無源整流電路(20)的兩個輸入端，第二變壓器(T2)副邊繞組(Ns2)的兩端分別連接混合整流電路(30)的兩個輸入端，無源整流電路(10)的正輸出端連接混合整流電路(20)的正輸出端、輸出濾波電容(C。)的一端和負載(R。)的一端，無源整流電路(20)的負輸出端連接混合整流電路(30)的負輸出端、輸出濾波電容(Cci)的另一端和負載(Rci)的另一端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙變壓器變繞組隔離變換器，其特征在于:所述無源整流電路(20)是全橋整流電路、中心抽頭整流電路或倍壓整流電路中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙變壓器變繞組隔離變換器，其特征在于:所述混合整流電路(30)由第一開關(guān)管(S》、第二開關(guān)管(S2)、第一二極管(D1)和第二二極管(D2)構(gòu)成； 所述第一開關(guān)管餌)、第二開關(guān)管(S2)、第一二極管(D1)和第二二極管(D2)的連接方式有如下兩種可選方式: (1)所述第一開關(guān)管(S1)的漏極連接第一二極管(D1)的陰極，第一開關(guān)管(S1)的漏極和第一二極管(D1)的陰極作為該混合整流電路(30)的正輸出端，第一開關(guān)管(S1)的源極連接第二開關(guān)管(S2)的漏極，第一開關(guān)管(S1)的源極和第二開關(guān)管(S2)的漏極作為該混合整流電路(30)的一個輸入端，第一二極管(D1)的陽極連接第二二極管(D2)的陰極，第一二極管(D1)的陽極和第二二極管(D2)的陰極作為該混合整流電路(30)的另一個輸入端，第二二極管(D2)的陽極連接第二開關(guān)管(S2)的源極，第二二極管(D2)的陽極和第二開關(guān)管(S2)的源極作為該混合整流電路(30)的負輸出端； (2)所述第一二極管(D1)的陰極連接第二二極管(D2)的陰極，第一二極管(D1)的陰極和第二二極管(D2)的陰極作為該混合整流電路(30)的正輸出端，第一二極管(D1)的陽極連接第一開關(guān)管(S1)的漏極，第一二極管(D1)的陽極和第一開關(guān)管(S1)的漏極作為該混合整流電路(30)的一個輸入端，第二二極管(D2)的陽極連接第二二極管(S2)的漏極，第二二極管(D2)的陽極和第二二極管(S2)的漏極作為該混合整流電路(30)的另一個輸入端，第一二極管(S1)的源極連接第二二極管(S2)的源極，第一二極管(S1)的源極和第二二極管(S2)的源極作為該混合整流電路(30)的負輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙變壓器變繞組隔離變換器，其特征在于:所述混合整流電路(30)由第一開關(guān)管(S》、第二開關(guān)管(S2)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一電容(C1)和第二電容(C2)構(gòu)成； 所述第一開關(guān)管(S1)的漏極連接第一二極管(D1)的陽極和第二二極管(D2)的陰極，第一開關(guān)管(S1)的漏極、第一二極管(D1)的陽極和第二二極管(D2)的陰極作為該混合整流電路(30)的一個輸入端，第一開關(guān)管(SJ的源極連接第二開關(guān)管(S2)的源極，第二開關(guān)管(s2)的漏極連接第一電容(C)的一端和第二電容(c2)的一端，第二開關(guān)管(s2)的漏極、第一電容(Q)的一端和第二電容(C2)的一端作為該混合整流電路(30)的另一個輸入端，第一二極管(DJ的陰極連接第一電容(CJ的另一端，第一二極管(DJ的陰極和第一電容(Q)的另一端作為該混合整流電路(30)的正輸出端，第二二極管(D2)的陽極連接第二電容(C2)的另一端，第二二極管(D2)的陽極和第二電容(C2)的另一端作為該混合整流電路(30)的負輸出端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙變壓器變繞組隔離變換器，其特征在于:所述高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)包含一個電感，該電感的兩端即為該高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)的兩端。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙變壓器變繞組隔離變換器，其特征在于:所述高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)包含一個電感和一個電容，其中電容的一端與電感的一端相連，電感的另一端作為該高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)的一端，電容的另一端作為該高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)的另一端。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙變壓器變繞組隔離變換器，其特征在于:所述第一主電感(Lnl)可以部分或全部由第一變壓器(!\)的激磁電感代替，所述第二主電感(LJ可以部分或全部由第二變壓器(T2)的激磁電感代替。8.一種基于權(quán)利要求1至權(quán)利要求7所述的雙變壓器變繞組隔離變換器的控制方法，其特征在于:混合整流電路(30)中第一開關(guān)管(SJ和第二開關(guān)管(S2)占空比大小相等且互補導(dǎo)通，且第一開關(guān)管(SJ和第二開關(guān)管(S2)的開關(guān)頻率與高頻矩形波電壓源(uP)的頻率相同，通過控制第一開關(guān)管(SJ和第二開關(guān)管(S2)使得第二變壓器(T2)副邊繞組(NS2)周期性短路，且每個開關(guān)周期內(nèi)第二變壓器(T2)副邊繞組(NS2)被短路的時間長短通過控制第一開關(guān)管Ο和第二開關(guān)管(S2)開通時刻相對于高頻矩形波電壓源(uP)的相位來調(diào)整，以此實現(xiàn)該雙變壓器變繞組隔離變換器輸出電壓和功率的調(diào)節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙變壓器變繞組隔離變換器及其控制方法，屬于電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域。該變換器由高頻矩形波電壓源(uP)、高頻無源網(wǎng)絡(luò)(10)、兩個變壓器(T1、T2)、兩個主電感(Lm1、Lm2)、無源整流電路(20)、混合整流電路(30)、輸出濾波電容(Co)和負載(Ro)構(gòu)成，兩個變壓器原邊串聯(lián)、副邊經(jīng)整流電路后并聯(lián)；本發(fā)明變換器利用混合整流電路(30)將第二變壓器(T2)的繞組周期性短路、動態(tài)調(diào)整變壓器副邊繞組對原邊繞組的等效匝比來實現(xiàn)輸出電壓和功率的調(diào)節(jié)；變換器能夠在全電壓和負載范圍內(nèi)實現(xiàn)所有開關(guān)管和二極管的軟開關(guān)，控制簡單、易于實現(xiàn)，且器件應(yīng)力低、適合中大功率應(yīng)用場合，本發(fā)明為高頻、高效、高功率密度隔離功率變換場合提供了新穎有效地解決方案。
【IPC分類】H02M7/217, H02M3/335
【公開號】CN105450030
【申請?zhí)枴緾N201410485738
【發(fā)明人】吳紅飛, 陳立群, 牟恬恬, 許 鵬
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年9月18日