一种单极性输入直流变压器制造技术

本发明专利技术涉及一种单极性输入直流变压器，包括直流电源、升压电感模块、开关模块、谐振模块、变压器模块、整流器模块及输出滤波器模块，直流电源的正极与升压电感模块的一端连接，直流电源的负极接地，升压电感模块的另一端与开关模块的一端连接，开关模块的另一端与直流电源的负极连接，谐振模块的一端与升压电感模块的一端连接，谐振模块的另一端与变压器模块的输入端连接，变压器模块的输出端与整流器模块的输入端连接，整流器模块的输出端与输出滤波器模块的输入端连接，滤波器模块的输出端与负载连接。提出的模块化直流变压器输入电感电流连续，降低了输入滤波器的设计难度，半导体器件均能实现软开关，提高了系统效率和功率密度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种单极性输入直流变压器


[0001]本专利技术涉及变压器领域，尤其涉及一种单极性输入直流变压器。

技术介绍

[0002]随着可再生能源渗透率的不断提高，中压直流技术是一种对现有交流电网进行补充和增强的解决方案。模块化多电平直流变换器由于其具有优越的灵活性、可扩展性和可靠性成为连接不同直流系统的可选拓扑方案。
[0003]现有技术针对高降压比转换场合提出了基于变压器耦合的面对面拓扑结构,但具有低的功率密度和大的功率损耗；现有技术针对低降压比转换场合提出无变压器直连结构，但其具有大的电流应力和昂贵的滤波器。现有技术提出了基于变压器耦合的谐振型模块化多电平直流变压器，其通过子模块与谐振电感的谐振实现了子模块的软开关，但其谐振频率随着工作模态的切换而改变，与工作的子模块个数直接相关；因此，不利于系统设计。而且，其拓扑结构需要昂贵的滤波器设计，现有技术通过增加辅助电路提出一种宽输出范围的模块化多电平直流变压器，但其增加了系统成本，现有技术提出半桥型模块化直流变压器，但其无法实现全部开关管的软开关。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种单极性输入直流变压器，旨在解决现有方案中功率密度低，谐振频率与子模块个数直接相关，滤波器昂贵，无法实现全部开关管的软开关的问题。
[0005]本专利技术提供一种单极性输入直流变压器，包括直流电源V
in
、升压电感模块、开关模块、谐振模块、变压器模块、整流器模块及输出滤波器模块，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感模块的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感模块的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述谐振模块的一端与所述升压电感模块的一端连接，所述谐振模块的另一端与所述变压器模块的输入端连接，所述变压器模块的输出端与所述整流器模块的输入端连接，所述整流器模块的输出端与所述输出滤波器模块的输入端连接，所述滤波器模块的输出端与负载连接。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述变压器模块包括变压器T
r
及激磁电感L
m
，所述整流器模块包括场效应管SR1及场效应管SR2，所述输出滤波器模块包括电容C
011
及电容C
012
，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述升压电感L
U
的另一端与电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与变压器T
r
的初级绕组一端连接，所述变压器T
r
的初级绕组的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述激磁电感L
m
设于所述变压器T
r
的初级绕组内，所述变压器T
r
的次级绕组的一端与场效应管SR1的源极连接，所述场效应管SR1的漏极与所述电容C
011
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述电容C
012
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所
述变压器T
r
的次级绕组的另一端连接，所述电容C
012
的另一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述电容C
011
的一端与负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端与所述电容C
012
的另一端连接。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述变压器模块包括激磁电感L
m
，所述整流器模块包括场效应管SR1及场效应管SR2，所述输出滤波器模块包括电容C
011
及电容C
012
，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述升压电感L
U
的另一端与电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与激磁电感L
m
的一端连接，所述激磁电感L
m
的一端与场效应管SR1的源极连接，所述激磁电感L
m
的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述场效应管SR1的漏极与所述电容C
011
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述电容C
012
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述激磁电感L
m
的另一端连接，所述电容C
012
的另一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述电容C
011
的一端与负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端与所述电容C
012
的另一端连接；所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述整流器模块包括场效应管SR1及场效应管SR2，所述输出滤波器模块包括电容C
011
及电容C
012
，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述升压电感L
U
的另一端与电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与电感L
r
的一端连接，所述电感L
r...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单极性输入直流变压器，其特征在于，包括直流电源V
in
、升压电感模块、开关模块、谐振模块、变压器模块、整流器模块及输出滤波器模块，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感模块的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感模块的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述谐振模块的一端与所述升压电感模块的一端连接，所述谐振模块的另一端与所述变压器模块的输入端连接，所述变压器模块的输出端与所述整流器模块的输入端连接，所述整流器模块的输出端与所述输出滤波器模块的输入端连接，所述滤波器模块的输出端与负载连接。2.根据权利要求1所述的一种单极性输入直流变压器，其特征在于，所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述变压器模块包括变压器T
r
及激磁电感L
m
，所述整流器模块包括场效应管SR1及场效应管SR2，所述输出滤波器模块包括电容C
011
及电容C
012
，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述升压电感L
U
的另一端与电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与变压器T
r
的初级绕组一端连接，所述变压器T
r
的初级绕组的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述激磁电感L
m
设于所述变压器T
r
的初级绕组内，所述变压器T
r
的次级绕组的一端与场效应管SR1的源极连接，所述场效应管SR1的漏极与所述电容C
011
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述电容C
012
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述变压器T
r
的次级绕组的另一端连接，所述电容C
012
的另一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述电容C
011
的一端与负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端与所述电容C
012
的另一端连接。3.根据权利要求1所述的一种单极性输入直流变压器，其特征在于，所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述变压器模块包括激磁电感L
m
，所述整流器模块包括场效应管SR1及场效应管SR2，所述输出滤波器模块包括电容C
011
及电容C
012
，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述升压电感L
U
的另一端与电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与激磁电感L
m
的一端连接，所述激磁电感L
m
的一端与场效应管SR1的源极连接，所述激磁电感L
m
的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述场效应管SR1的漏极与所述电容C
011
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述电容C
012
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述激磁电感L
m
的另一端连接，所述电容C
012
的另一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述电容C
011
的一端与负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端与所述电容C
012
的另一端连接；所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述整流器模块包括场效应管SR1及场效应管SR2，所述输出滤波器模块包括电容C
011
及电容C
012
，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的负极连接，所述升压电感L
U
的另一端与电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与场效应管SR1的源极连接，所述场效应管SR1的漏极与所述电容
C
011
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述电容C
012
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述直流电源V
in
的负极，所述电容C
012
的另一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述电容C
011
的一端与负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端与所述电容C
012
的另一端连接。4.根据权利要求1所述的一种单极性输入直流变压器，其特征在于，所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述整流器模块包括场效应管SR1及场效应管SR2，所述输出滤波器模块包括电容C0，所述直流电源V
in
的负极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的正极连接，所述开关模块的另一端与电容C0的一端连接，所述电容C0的另一端与所述场效应管SR1的漏极连接，所述电容C0的一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述场效应管SR1的源极与电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与所述电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与所述升压电感L
U
的另一端连接，所述场效应管SR1的漏极与所述负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端接地。5.根据权利要求1所述的一种单极性输入直流变压器，其特征在于，所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述变压器模块包括激磁电感L
m
，所述整流器模块包括场效应管SR1、场效应管SR2及电容C
b
，所述输出滤波器模块包括电容C0，所述直流电源V
in
的负极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的正极连接，所述开关模块的另一端与所述电容C0的一端连接，所述电容C0的另一端与所述场效应管SR1的漏极连接，所述电容C0的一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述场效应管SR1的源极与电容C
b
的一端连接，所述电容C
b
的另一端与所述电容C
r
的一端连接，所述电容C
r
的另一端与所述电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与所述升压电感L
U
的另一端连接，所述激磁电感L
m
的一端与所述电容C
r
的一端连接，所述激磁电感L
m
的另一端与所述电容C0的一端连接，所述场效应管SR1的漏极与所述负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端接地。6.根据权利要求1所述的一种单极性输入直流变压器，其特征在于，所述升压电感模块包括升压电感L
U
，所述谐振模块包括电容C
ULr
、电感L
ULr
、电容C
r
及电感L
r
，所述变压器模块包括变压器T
UL
及激磁电感L
ULm
，所述整流器模块包括场效应管SR1、场效应管SR2、场效应管SR5及场效应管SR6，所述输出滤波器模块包括电容C
02
、电容C
011
及电容C
012
，所述负载包括负载R
Ld1
及负载R
Ld2
，所述直流电源V
in
的负极与所述升压电感L
U
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
U
的另一端与所述开关模块的一端连接，所述开关模块的另一端与所述直流电源V
in
的正极连接，所述开关模块的另一端与电容C
02
的一端连接, 所述电容C
02
的另一端与所述场效应管SR5的漏极连接，所述电容C
02
的一端与所述场效应管SR6的源极连接，所述场效应管SR6的漏极与所述场效应管SR5的源极连接，所述场效应管SR5的源极与电容C
r
的一端连接，所述场效应管SR5的漏极与所述负载R
Ld2
的一端连接，所述负载R
Ld2
的另一端接地，所述电容C
r
的另一端与所述电感L
r
的一端连接，所述电感L
r
的另一端与所述升压电感L
U
的另一端连接，所述电容C
02
的一端与所述电容C
ULr
的一端连接，所述C
ULr
的另一端与所述电感L
ULr
的一端连接，所述电感L
ULr
的另一端与所述变压器T
UL
的初级绕组一端连接，所
述变压器T
UL
的初级绕组的另一端与所述升压电感L
U
的另一端连接，所述激磁电感L
ULm
设于所述变压器T
UL
的初级绕组内，所述变压器T
UL
的次级绕组的一端与场效应管SR1的源极连接，所述场效应管SR1的漏极与所述电容C
011
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述电容C
012
的一端连接，所述电容C
011
的另一端与所述变压器T
UL
的次级绕组的另一端连接，所述电容C
012
的另一端与所述场效应管SR2的源极连接，所述场效应管SR2的漏极与所述场效应管SR1的源极连接，所述电容C
011
的一端与负载R
Ld
的一端连接，所述负载R
Ld
的另一端与所述电容C
012
的另一端连接。7.根据权利要求1所述的一种单极性输入直流变压器，其特征在于，所述升压电感模块包括升压电感L
L1
及升压电感L
R1
，所述谐振模块包括电容C
r
及电感L
r
，所述变压器模块包括变压器T
r
及电感L
m
，所述整流器模块包括场效应管SR1、场效应管SR2、场效应管SR3及场效应管SR4，所述输出滤波器模块包括电容C0，所述开关模块设有两个，分别为第一开关模块及第二开关模块，所述直流电源V
in
的正极与所述升压电感L
L1
的一端连接，所述直流电源V
in
的负极接地，所述升压电感L
L1
的另一端与所述第一开关模块的一端连接，所述第一开关模块的另一端与所述直流电源V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东来，段金沛，谷汝楠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：