【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子变换器，更具体地，涉及一种基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器。
技术介绍
1、电力电子变换器可以实现近乎无损的电能变换，被广泛用于将输入电压转换为负载需要的特定输出电压。但是，电力电子变换器功率半导体器件的高频切换会导致输出电压的周期性波动，即产生电压纹波，干扰附近敏感电路的正常运行并劣化负载性能，限制了其在需要高稳定度供电场合的推广和应用。
2、交错并联变换器的总电流纹波远小于各相的电流纹波，被用于提供低纹波的电压或电流输出。然而，完全的纹波抑制仅存在于一系列特定的输出电压点，无法在宽输出电压范围内持续输出低纹波。提高变换器的开关频率或者增加交错并联相数可以一定程度上降低输出电流纹波，但会增加变换器损耗或倍增变换器的复杂度。因此，需要额外的滤波结构以进一步抑制或抵消交错并联变换器的输出纹波。
3、名为《ripple-free multiphase interleaved stacked converter for high-power applications》(作者alharbi m a，出处ieee transactions on powerelectronics,2022,37(12):14770-14780)的文献中提出了一种开环控制的辅助高频开关半桥，下文简称辅助半桥法。辅助半桥法通过同步辅助半桥与交错并联结构的开关管，产生与交错并联输出纹波同频反向的高频交流电流。但是，该方案需要一对高频且互补工作的半桥开关管、配套的控制算法和驱动电路，并有一个大容量电感器，系统
4、被动滤波结构简单，可靠且无需额外的控制。负载两端并联输出滤波电容器(下文简称并联电容法)是最通用、简单的滤波方案。相关技术中，名为《低纹波输出的多相交错并联buck变换器研究》(作者高青，出处硕士学位论文，哈尔滨工业大学,2018)的文献中对交错并联buck变换器输出电流纹波和输出电容的关系进行了详细地分析，但是受限于大容量电容器较大的寄生参数，其高频阻抗显著大于理论阻抗，也即高频纹波滤波效果受限。此外，并联输出滤波电容器还会劣化变换器的瞬态响应。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，旨在解决传统滤波结构结构复杂、需要额外控制或劣化变换器瞬态响应的问题。
2、第一方面，本专利技术实施例提供一种基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，包括：
3、n相交错并联变换器和磁耦合被动滤波结构，所述磁耦合被动滤波结构并联在所述n相交错并联变换器的输出端；
4、所述磁耦合被动滤波结构包括串联的滤波绕组、电感和电容，所述滤波绕组用于通过磁耦合产生与所述n相交错并联变换器的输出电流同频反向的交流电流；
5、所述n相交错并联变换器由n个功率半桥单元并联组成，所述功率半桥单元包括一个功率绕组，所述功率绕组绕制于磁芯上；
6、所述滤波绕组由n个磁耦合绕组串联组成，所述n个磁耦合绕组分别绕制于所述n个功率半桥单元中的所述功率绕组的磁芯上。
7、在一些实施例中，所述功率半桥单元还包括半桥桥臂，所述半桥桥臂设置于直流母线正、负极之间，所述半桥桥臂的中点与所述功率绕组的输入端连接，所述功率绕组的输出端作为所述功率半桥单元的输出端与所述磁耦合被动滤波结构的输入端连接，所述半桥桥臂由第一开关管和第二开关管串联组成。
8、在一些实施例中，所述第一开关管和所述第二开关管为igbt或mosfet。
9、在一些实施例中，所述n相交错并联变换器还包括驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述第一开关管和所述第二开关管互补导通，并控制相邻的所述功率半桥单元之间相差的移项角θ为与n相关的常数。
10、在一些实施例中，所述n相交错并联变换器还包括控制器，所述控制器用于产生所述驱动单元所需的pwm驱动信号。
11、在一些实施例中，所述θ为2π/n。
12、在一些实施例中，所述电容为平面薄膜电容或多层陶瓷电容。
13、在一些实施例中，所述电感为空心电感或磁芯电感。
14、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与相关技术相比，具有以下有益效果：
15、本专利技术实施例提供的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，通过在n相交错并联变换器的输出端并联一个磁耦合被动滤波结构，磁耦合被动滤波结构包括n个串联的磁耦合绕组组成的滤波绕组，每相磁耦合绕组分别绕制于n相交错并联变换器每相功率绕组的磁芯上，通过磁耦合产生与交错并联变换器输出电流纹波同频反向的高频交流电流，抵消交错并联变换器的输出纹波，大大降低负载的电流及电压纹波。
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1.一种基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述功率半桥单元还包括半桥桥臂，所述半桥桥臂设置于直流母线正、负极之间，所述半桥桥臂的中点与所述功率绕组的输入端连接，所述功率绕组的输出端作为所述功率半桥单元的输出端与所述磁耦合被动滤波结构的输入端连接，所述半桥桥臂由第一开关管和第二开关管串联组成。
3.根据权利要求2所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为IGBT或MOSFET。
4.根据权利要求2或3所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述N相交错并联变换器还包括驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述第一开关管和所述第二开关管互补导通，并控制相邻的所述功率半桥单元之间相差的移项角θ为与N相关的常数。
5.根据权利要求4所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述N相交错并联变换器还包括控制器，所述控制器用于产生所述驱动单元所需的PW
6.根据权利要求1所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述电容为平面薄膜电容或多层陶瓷电容。
7.根据权利要求1所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述电感为空心电感或磁芯电感。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述功率半桥单元还包括半桥桥臂，所述半桥桥臂设置于直流母线正、负极之间，所述半桥桥臂的中点与所述功率绕组的输入端连接，所述功率绕组的输出端作为所述功率半桥单元的输出端与所述磁耦合被动滤波结构的输入端连接，所述半桥桥臂由第一开关管和第二开关管串联组成。
3.根据权利要求2所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑制交错并联变换器，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管为igbt或mosfet。
4.根据权利要求2或3所述的基于磁耦合被动滤波的纹波抑...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩小涛，姜涛，张绍哲，樊俊显，杨春辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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