一种隔离型四元件谐振电路及控制方法技术

本发明专利技术涉及电力电子电能变换电路，旨在提供一种隔离型四元件谐振电路及控制方法。该电路包括整流电路和变压器，还包括由第一谐振电感、第二谐振电感、原边谐振电容和副边谐振电容构成的四个谐振元件。本发明专利技术通过四个谐振元件实现了软开关的特性，降低了电路的开关损耗因此，与传统的PWM斩波变换技术相比，能够实现原副边的软开关特性。同时，本发明专利技术的四元件谐振电路的谐振元件位于变压器的原边或副边，在变压器的原边和副边分别具有谐振电容，该谐振电容具有隔直的作用，可以避免互补驱动控制下变压器的直流偏磁问题，因此本发明专利技术的谐振电路适用变频控制或互补驱动控制等多种控制方式。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离型四元件谐振电路及控制方法
本专利技术涉及一种电力电子电能变换电路，尤其涉及一种隔离型四元件谐振电路及控制方法。
技术介绍
传统的PWM斩波变换器，其功率元件工作于硬开关模式下，开关损耗大，效率低，难以通过高频化实现功率密度的提升，同时EMI特性较差，需要增加很多滤波抑制单元，既增加了成本，也降低了效率。谐振变换器利用谐振电路为功率元件创造了软开关条件，降低了开关损耗。而现有的谐振电路采用变频式的控制方式，变频控制方式中，在轻载下容易出现打嗝或跳周期的工作模式，这种工作模式容易出现输出电压或输出电流的纹波较大问题。而现有的谐振电路如果采用改变占空比的控制方式，则可能出现变压器偏磁等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种隔离型四元件谐振电路及控制方法，以解决现有技术中谐振电路的不足。为实现上述目的，本专利技术的解决方案是：提供一种隔离型四元件谐振电路，包括整流电路和变压器；还包括由第一谐振电感、第二谐振电感、原边谐振电容和副边谐振电容构成的四个谐振元件；所述第一谐振电感、第二谐振电感和原边谐振电容相串联，作为第一串联支路；第一串联支路的两端作为隔离型四元件谐振电路的输入端接于电源的两端；所述变压器的原边绕组并联在第一谐振电感两端，其副边绕组则与副边谐振电容串联，作为第二串联支路；第二串联支路的两端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端则作为隔离型四元件谐振电路的输出端。作为一种改进，所述电源是指由直流电源与DC/AC拓扑电路构成的高频脉冲电源，其输出电压是可调脉冲宽度的脉冲电压。作为一种改进，所述的高频脉冲电源是通过连接在直流电源输出端的半桥结构DC/AC拓扑电路实现的，具体为：第一开关管的第一端连接直流电源的正输出端，第一开关管的第二端连接第二开关管的第一端，第二开关管的第二端连接直流电源的负输出端；第二开关管的第一端和直流电源的负输出端分别作为高频脉冲电源的输出端；各开关管均具有控制端，通过控制端实现对开关管的控制，使高频脉冲电源输出的电压为可调脉冲宽度的脉冲电压。作为一种改进，所述的高频脉冲电源是通过连接在直流电源输出端的全桥结构DC/AC拓扑电路实现的，具体为：第三开关管的第一端连接第五开关管的第一端和直流电源的正输出端，第三开关管的第二端连接第四开关管的第一端，第五开关管的第二端连接第六开关管的第一端，第四开关管的第二端连接第六开关管的第二端和直流电源的负输出端；第三开关管的第二端和第五开关管的第二端分别作为高频脉冲电源的输出端；各开关管均具有控制端，通过控制端实现对开关管的控制，使高频脉冲电源输出的电压为可调脉冲宽度的脉冲电压。作为一种改进，所述第一谐振电感是变压器的励磁电感。作为一种改进，所述第二谐振电感是与变压器相独立的外接电感，或者是变压器的漏感。作为一种改进，所述整流电路是全桥整流电路、半桥倍压整流电路或T型倍压整流电路。本专利技术进一步提供了基于前述隔离型四元件谐振电路的谐振控制方法，即，对于半桥结构DC/AC拓扑电路而言，所述第一开关管和第二开关管采用互补驱动控制，或者是采用变频控制和互补驱动控制结合使用。或者是，对于全桥结构DC/AC拓扑电路而言，所述第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管中，第三开关管和第六开关管为第一组开关管，第四开关管和第五开关管为第二组开关管，其中相同组别的开关管同步驱动，不同组别的开关管采用互补驱动控制，或者是采用变频控制和互补驱动相结合的控制。作为一种改进，当采用变频控制和互补驱动相结合的控制方式时，设定谐振电路连接的负载与满载的比值为预设值A，预设值A为[0,1]之间的任意数值；则：当谐振电路连接的负载与满载的比值大于预设值A时，采用变频控制；当谐振电路连接的负载与满载的比值小于预设值A时，采用互补驱动控制。作为一种改进，在采用互补驱动控制时：对于半桥结构DC/AC拓扑电路而言，各开关管的频率的选择随着第一开关管占空比远离50％而升高，或者，其频率的选择随着第二开关管占空比远离50％而升高。或者是，对于全桥结构DC/AC拓扑电路而言，各开关管的频率的选择随着第一组开关管占空比远离50％而升高，或者，其频率的选择随着第二组开关管占空比远离50％而升高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：作为一种新型的四元件谐振的电路，通过第一谐振电感、第二谐振电感、原边谐振电容和副边谐振电容构成的四个谐振元件实现了软开关的特性，降低了电路的开关损耗因此，与传统的PWM斩波变换技术相比，能够实现原副边的软开关特性。同时，本专利技术的四元件谐振电路的谐振元件位于变压器的原边或副边，在变压器的原边和副边分别具有谐振电容，该谐振电容具有隔直的作用，可以避免互补驱动控制下变压器的直流偏磁问题，因此本专利技术的谐振电路适用变频控制或互补驱动控制等多种控制方式。附图说明图1为本专利技术提供的一种隔离型四元件谐振电路的实施例一电路图；图2为实施例一电路中的电流电压波形图；图3为本专利技术提供的一种隔离型四元件谐振电路的实施例二电路图；图4为本专利技术提供的一种隔离型四元件谐振电路的实施例三电路图；图5为现有技术的控制方式下电压波形图；图6为本专利技术提供的一种隔离型四元件谐振电路的一种整流电路；图7为本专利技术提供的一种隔离型四元件谐振电路的另一种整流电路。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。显而易见地，各附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。本申请实施例公开了一种隔离型四元件谐振电路，四元件谐振，且谐振元件分别位于隔离器件(即变压器)的原、副边，实现了软开关的特性，降低了开关损耗。本申请实施例一提供了一种隔离型四元件谐振电路。参照图1，该谐振电路包括变压器T1，整流电路，第一谐振电感Lm，第二谐振电感Lr，原边谐振电容Cr1和副边谐振电容Cr2；其中，所述第一谐振电感Lm、第二谐振电感Lr和原边谐振电容Cr1相串联，作为第一串联支路；所述变压器T1的原边绕组并联在第一谐振电感Lm两端；所述变压器的副边绕组串联所述副边谐振电容Cr2，作为第二串联支路；所述第一串联支路的两端连接高频脉冲电源Vin_ac的输出端；所述第二串联支路的两端连接整流电路的输入端，所述整流电路的输出端作为隔离型四元件谐振电路的输出端；所述第一谐振电感Lm、第二谐振电感Lr、原边谐振电容Cr1和副边谐振电容Cr2构成四元件谐振。通过上述的电路结构可以看出，在该谐振电路中，具有隔离器件变压器T1，将输入端和输出端隔离，同时，具有谐振元件，即分别由两个电感和两个电容组成的谐振电路。在该谐振电路中，第一谐振电感Lm、第二谐振电感Lr和原边谐振电容Cr1位于变压器T1的原边，而副边谐振电容Cr2位于变压器T1的副边，该四元件谐振电路实现了电路的软开关，降低了开关损耗。具体地，图2示出高频脉冲电源电压，流过第一谐振电感Lm的电流，流过第二谐振电感Lr的电流，以及流过副边谐振电容Cr2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离型四元件谐振电路，包括整流电路和变压器；其特征在于，还包括由第一谐振电感、第二谐振电感、原边谐振电容和副边谐振电容构成的四个谐振元件；所述第一谐振电感、第二谐振电感和原边谐振电容相串联，作为第一串联支路；第一串联支路的两端作为隔离型四元件谐振电路的输入端接于电源的两端；所述变压器的原边绕组并联在第一谐振电感两端，其副边绕组则与副边谐振电容串联，作为第二串联支路；第二串联支路的两端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端则作为隔离型四元件谐振电路的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种隔离型四元件谐振电路，包括整流电路和变压器；其特征在于，还包括由第一谐振电感、第二谐振电感、原边谐振电容和副边谐振电容构成的四个谐振元件；所述第一谐振电感、第二谐振电感和原边谐振电容相串联，作为第一串联支路；第一串联支路的两端作为隔离型四元件谐振电路的输入端接于电源的两端；所述变压器的原边绕组并联在第一谐振电感两端，其副边绕组则与副边谐振电容串联，作为第二串联支路；第二串联支路的两端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端则作为隔离型四元件谐振电路的输出端；所述电源是指由直流电源与DC/AC拓扑电路构成的高频脉冲电源，其输出电压是可调脉冲宽度的脉冲电压；所述的高频脉冲电源是通过连接在直流电源输出端的半桥结构DC/AC拓扑电路实现的，具体为：第一开关管的第一端连接直流电源的正输出端，第一开关管的第二端连接第二开关管的第一端，第二开关管的第二端连接直流电源的负输出端；第二开关管的第一端和直流电源的负输出端分别作为高频脉冲电源的输出端；各开关管均具有控制端，通过控制端实现对开关管的控制，使高频脉冲电源输出的电压为可调脉冲宽度的脉冲电压；所述第一开关管和第二开关管采用变频控制和互补驱动控制结合使用；此时，设定谐振电路连接的负载与满载的比值为预设值A，预设值A为[0,1]之间的任意数值；则：当谐振电路连接的负载与满载的比值大于预设值A时，采用变频控制；当谐振电路连接的负载与满载的比值小于预设值A时，采用互补驱动控制；各开关管的频率的选择随着第一开关管占空比远离50％而升高；或者，其频率的选择随着第二开关管占空比远离50％而升高。2.一种隔离型四元件谐振电路，包括整流电路和变压器；其特征在于，还包括由第一谐振电感、第二谐振电感、原边谐振电容和副边谐振电容构成的四个谐振元件；所述第一谐振电感、第二谐振电感和原边谐振电容相串联，作为第一串联支路；第一串联支路的两端作为隔离型四元件谐振电路的输入端接于电源的两端；所述变压器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新科，
申请(专利权)人：浙江大学，英飞特电子杭州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33