Ｘ－无直流滤波环节隔离型高频链逆变器制造技术

本发明专利技术公布了一种Ｘ－无直流滤波环节隔离型高频链逆变器，属隔离型高频链逆变器。本发明专利技术所述逆变器包括前级电路、隔离变压器、全波整流电路、第一斩波电路、第二斩波电路和滤波电路。本发明专利技术减少了直流滤波环节，减少了电路中所需要的电容容量，可以使用高频电容。有利于提高整机效率和可靠性，减少体积重量，实现逆变器的模块化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隔离型高频链逆变器，尤其涉及一种x-无直流滤波环节隔离型高频链逆变器。
技术介绍
目前，高频链逆变器在很多领域都得到了广泛的应用，在航空航天，军事，电信等领域，在新能源利用上，如太阳能，燃料电池等以及在不间断电源UPS系统中，常常需要体积小，重量轻，功率密度大，高可靠性的逆变电源将直流电转化为所需要的交流电；在这种情况下，高频链逆变技术引起人们越来越大的兴趣。而单向电压源高频链逆变器具有功率单向流动，输出电压质量高，控制简单，技术成熟，在多领域内应用十分广泛。这类电路虽然技术成熟，但因级数多，且前级高频直流变换后需要高频整流和滤波器，增加整机的体积和重量，同时也导致整机效率不高。而双向电压源高频链逆变器具有双向功率流，减少了功率变换级数的优点，但却存在一个固有的缺点，即采用传统PWM技术的输出周波变换器换流时阻断了高频变压器漏感中连续的能量，于是导致高频变压器和输出周波变换器之间出现电压过冲。因此，这类逆变器通常需要采用缓冲电路或有源电压箝位电路来吸收存储在漏感中的能量，从而增加了功率器件数和控制电路的复杂性。双降压式半桥逆变器(Dual Buck Half BridgeInverter)是在半桥逆变器的基础上进行改进，针对电源可靠性及效率要求很高的场合而提出的一种逆变器拓扑。 一个典型单向电压源高频链逆变器电路结构，前级为半桥逆变器，后级为一个双降压逆变电路。该拓扑结构很容易实现逆变环节的高频化和高效率。但这种双降压式半桥逆变器需要前级提供正负对称的供电电源，所以需要用滤波电感和电容对前级直直变换进行高频整流滤波，为了直流电压进行均分并为了保证前级直直变换器的稳定工作滤波电容取值一般教大。增加整机的体积和重量，影响功率密度和整机效率的提高。由于电解电容可靠性较低所以影响到整机的可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种x-无直流滤波环节隔离型高频链逆变器。本专利技术x-无直流滤波环节隔离型高频链逆变器，包括前级电路、隔离变压器、全波整流电路、第一斩波电路、第二斩波电路和滤波电路，其中前级电路由电源、第一电解电容、第二电解电容、第三功率开关管、第四功率开关管、第五二极管和第六二极管组成，电源的正极分别接第一电解电容的输入端、第三功率开关管的漏极和第六二极管的阴极，电源的负极分别与第二电解电容的输出端、第四功率开关管的源极和第五二极管的阳极连接接地，第一电解电容的输出端分别接第二电解电容的输入端和隔离变压器原边绕组的同名端，第三功率开关管的源极分别接第六二极管的阳极、隔离变压器原边绕组的异名端、第四功率开关管的漏极和第五二极管的阴极；本前级电路也可以采用其他类型的电路拓扑，包括半桥、全桥、推挽、推挽正激、正激等拓扑，所述滤波电路包括第一滤波电感、第二滤波电感、滤波电容和负载，第一滤波电感的输入端接第一斩波电路的输出端，第一滤波电感的输出端分别接第二滤波电感的输出端、滤波电容的输入端和负载的一端，第二滤波电感的输入端接第二斩波电路的输出端，滤波电容的输出端与负载的另一端连接接副边模拟地；其特征在于隔离变压器为副边双绕组结构，隔离变压器第一副边绕组的异名端和第二副边绕组的同名端连接，构成中心抽头接副边模拟地，全波整流电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管，其中第一整流二极管的阳极分别接隔离变压器副边绕组的同名端和第三整流二极管的阴极，第一整流二极管的阴极分别接第二整流二极管的阴极和第一斩波电路的正输入端，第二整流二极管的阳极分别接隔离变压器副边绕组的异名端和第四整流二极管的阴极，第三整流二极管的阳极分别接第四整流二极管的阳极和第一斩波电路的负输入端，隔离变压器第一副边绕组异名端、第二副边绕组同名端连接在一起构成中心抽头接副边模拟地；所述第一斩波电路包括第一功率开关管、第一续流二极管、第一储能电容和第三二极管，其中第一功率开关管的漏极分别接全波整流电路的正输出端和第二斩波电路的正输入端，第一功率开关管的源极分别接第一滤波电感的输入端和第一续流二极管的阴极，第一续流二极管的阳极分别接第一储能电容的输入端和第三二极管的阴极，第三二极管的阳极分别接全波整流电路的负输出端5和第二斩波电路的负输入端，第一储能电容的输出端接副边模拟地；所述第二斩波电路包括第二功率开关管、第二续流二极管、第二储能电容和第四二极管，其中第二功率开关管的源极接第一斩波电路的负输入端，第二功率开关管的漏极分别接第二滤波电感的输入端和第四二极管的阳极，第四二极管的阴极分别接第二储能电容的输入端和第二续流二极管的阳极，第二续流二极管的阴极接第一斩波电路的正输入端，第一储能电容的输出端接副边模拟地。本专利技术继承了双降压半桥逆变拓扑的在逆变环节卜.的部分特点，并对需要电气隔离的整机电路结构做了整体考虑和改进，在逆变环节增加了两个电容和两个二极管。却省去了传统高频链逆变器直/直变换前级与逆变后级之间的滤波环节(为保证滤波效果和前级直直变换器的稳定性一般采用容量大的电解电容)，整体来说减少了直流滤波电感。改善了传统高频链逆变器级数多而导致整机效率低。且本拓扑对储能电容的容值要求不大，可以采用和滤波电容C。相同介质的无极性高频电容， 一般而言无极性高频电容的ESR和频率特性都要优于电解电容，在变换器工作时能明显降低高频脉冲电流给整机带来的损耗。另外整个电路中可以取消可靠性相对较低的电解电容，提高了可靠性可以较好的应用于航空航天等对可靠性要求高的场合。且在小功率应用时可以使用体积很小的瓷介质电容，容易实现逆变器的模块化，提高功率密度减少体积重附图说明图1:本专利技术主电路原理图2:本专利技术控制系统框图3:本专利技术空载时各关键点波形图4:本专利技术不同工作模态分析图具体实施例方式如图1所示。本专利技术X-无直流滤波环节隔离型高频链逆变器，包括前级电路、隔离变压器T、全波整流电路、第邻波电路、第二斩波电路和滤波电路，其中前级电路由电源Uin、第一电解电容Qn、第一电解电容Qn、第三功率开关管Ss、第四功率开关管S4、第五二极管Ds和第六二极管D6组成，电源Uin的正极分别接第一电解电容CQ1的输入端、第三功率开关管S3的漏极和第六二极管D6的阴极，电源Uin的负极分别与第二电解电容Q)2的输出端、第四功率开关管S4的源极和第五二极管D5的阳极连接接地，第一电解电容Qn的输出端分别接第二电解电容CQ2的输入端和隔离变压器T原边绕组的同名端，第三功率开关管S3的源极分别接第六二极管D6的阳极、隔离变压器T原边绕组的异名端、第四功率开关管S4的漏极和第五二极管D5的阴极；本前级电路也可以采用其他类型的电路拓扑，包括半桥、全桥、推挽、推挽正激、正激等拓扑，即是名称所提X的含义；所述滤波电路包括第一滤波电感"、第二滤波电感L2、滤波电容C。和负载R，第一滤波电感Li的输入端接第一斩波电路的输出端，第一滤波电感Lt的输出端分别接第二滤波电感L2的输出端、滤波电容C。的输入端和负载R的一端，第二滤波电感L2的输入端接第二斩波电路的输出端，滤波电容C。的输出端与负载R的另一端连接接副边模拟地；其特征在于所述全波整流电路包括第一整流二极管Da、第二整流二极管Db、第三整流二极管De和第四整流二极管Dd，其中第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ－无直流滤波环节隔离型高频链逆变器，包括前级电路、隔离变压器（Ｔ）、全波整流电路、第一斩波电路、第二斩波电路和滤波电路，其中前级电路由电源（Ｕ↓［ｉｎ］）、第一电解电容（Ｃ↓［０１］）、第二电解电容（Ｃ↓［０２］）、第三功率开关管（Ｓ↓［３］）、第四功率开关管（Ｓ↓［４］）、第五二极管（Ｄ↓［５］）和第六二极管（Ｄ↓［６］）组成，电源（Ｕ↓［ｉｎ］）的正极分别接第一电解电容（Ｃ↓［０１］）的输入端、第三功率开关管（Ｓ↓［３］）的漏极和第六二极管（Ｄ↓［６］）的阴极，电源（Ｕ↓［ｉｎ］）的负极分别与第二电解电容（Ｃ↓［０２］）的输出端、第四功率开关管（Ｓ↓［４］）的源极和第五二极管（Ｄ↓［５］）的阳极连接接地，第一电解电容（Ｃ↓［０１］）的输出端分别接第二电解电容（Ｃ↓［０２］）的输入端和隔离变压器（Ｔ）原边绕组的同名端，第三功率开关管（Ｓ↓［３］）的源极分别接第六二极管（Ｄ↓［６］）的阳极、隔离变压器（Ｔ）原边绕组的异名端、第四功率开关管（Ｓ↓［４］）的漏极和第五二极管（Ｄ↓［５］）的阴极；　所述滤波电路包括第一滤波电感（Ｌ↓［１］）、第二滤波电感（Ｌ↓［２］）、滤波电容（Ｃ↓［ｏ］）和负载（Ｒ），第一滤波电感（Ｌ↓［１］）的输入端接第一斩波电路的输出端，第一滤波电感（Ｌ↓［１］）的输出端分别接第二滤波电感（Ｌ↓［２］）的输出端、滤波电容（Ｃ↓［ｏ］）的输入端和负载（Ｒ）的一端，第二滤波电感（Ｌ↓［２］）的输入端接第二斩波电路的输出端，滤波电容（Ｃ↓［ｏ］）的输出端与负载（Ｒ）的另一端连接接副边模拟地；　其特征在于：隔离变压器（Ｔ）为副边双绕组结构，隔离变压器（Ｔ）第一副边绕组（Ｎ↓［１］）的异名端和第二副边绕组（Ｎ↓［２］）的同名端连接，构成中心抽头接副边模拟地；全波整流电路包括第一整流二极管（Ｄ↓［ａ］）、第二整流二极管（Ｄ↓［ｂ］）、第三整流二极管（Ｄ↓［ｃ］）和第四整流二极管（Ｄ↓［ｄ］），其中第一整流二极管（Ｄ↓［ａ］）的阳极分别接隔离变压器（Ｔ）第一副边绕组（Ｎ↓［１］）的同名端和第三整流二极管（Ｄ↓［ｃ］）的阴极，第一整流二极管（Ｄ↓［ａ］）的阴极分别接第二整流二极管（Ｄ↓［ｂ］）的阴极和第一斩波电路的正输入端，第二整流二极管（Ｄ↓［ｂ］）的阳极分别接隔离变压器（Ｔ）第二副边绕组（Ｎ↓［２］）的异名端和第四整流二极管（Ｄ↓［ｄ］）的阴极，第三整流二极管（Ｄ↓［ｃ］）的阳极分别接第四整流二极管...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓翔，陈凯，龚春英，张方华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]