变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器制造技术

本发明专利技术公开了变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，包括2个低压侧并联开关电路、两个隔离变压器以及一个串联电感以及一个高压侧开关电路；第一隔离型变压器T1具有1个原边绕组、2个相同的副边绕组，即第一原边绕组Np1、第一副边绕组Ns11、第二副边绕组Ns12；第二隔离型变压器T2具有1个原边绕组、2个相同的副边绕组，即第一原边绕组Np2、第一副边绕组Ns21、第二副边绕组Ns22；第一副边绕组Ns11和第一副边绕组Ns21串联连接，第二副边绕组Ns12和第二副边绕组Ns22串联连接；本发明专利技术能够消除低压侧并联电路由于全桥模块等效阻抗、变压器漏感等电路参数差异对系统均流的影响，在储能、直流微电网等低压大电流场景具有广泛应用场景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及属于电力电子级联，尤其涉及变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器。

技术介绍

1、近年来，电力电子系统中的变换器正朝着大功率、集成化、低成本、高功率密度以及高效率等方向发展。双有源桥变换器具备功率双向传输、电气隔离、高变比升降压、易于实现软开关控制等诸多优点，已发展成为新能源发电、电动汽车、航空航天、不间断电源、直流配电系统、储能系统等场合的大功率并联开关电源的核心拓扑之一。在低压大电流场合，受电力电子器件耐流水平限制，双有源全桥变换器的低压侧电路无法满足电流应力大小要求，此时，在低压侧将多个h桥模块并联扩容是最常采用的方案，然而由于变压器漏感、h桥等效阻抗等电路参数存在不匹配现象，并联的h桥模块无法实现均流。通过电流传感器采集每个模块的电流应力，并调节变压器两侧h桥之间的移相角可以实现低压侧并联电路的均流，但是电流传感器及其配套的采样电路增加了系统的成本。ieee transactions onindustrial electronics期刊第66卷第9期“dual-active-bridge converter withparallel-connected full bridges in low-voltage side for zvs by usingauxiliary coupling inductor”提出了一种基于耦合电感的低压侧并联自均流变换器，通过在两个h桥模块之间增加一个辅助耦合电感实现均流，但该方案增加了系统的体积。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，本专利技术提出了变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，通过变压器耦合的方式使其能够实现低压侧并联电路的自动均流，无需增加任何额外的控制，从而降低了成本。

2、实现本专利技术目的的技术解决方案是：

3、变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，包括：

4、所述低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，包括第一开关电路s11、第二开关电路s12、第三开关电路s13以及变换器直流端口侧电容c11、c12、c13，第一隔离型变压器t1、第一隔离型变压器t2、第一串联电感l1，所述的第一开关电路s11具有输入端口1-1和输出端口1-2，所述的第二开关电路s12具有输入端口1-3和输出端口1-4，所述的第三开关电路s13具有输入端口1-5和输出端口1-6；

5、所述的第一隔离型变压器t1具有1个原边绕组、2个相同的副边绕组，包括第一原边绕组np1、第一副边绕组ns11、第二副边绕组ns12；所述的第二隔离型变压器t2具有1个原边绕组、2个相同的副边绕组，包括第一原边绕组np2、第一副边绕组ns21、第二副边绕组ns22；所述的第一副边绕组ns11和第一副边绕组ns21串联连接，所述的第二副边绕组ns12和第二副边绕组ns22串联连接。

6、进一步的，所述的第一隔离型变压器t1的1个原边绕组、2个相同的副边绕组之间的匝数比为n1:n2:n2；所述的第二隔离型变压器t2的1个原边绕组、2个相同的副边绕组之间的匝数比也为n1:n2:n2。

7、进一步的，所述的第一隔离变压器t1中第一副边绕组ns11的同名端和第二副边绕组ns12的同名端连接在一起，连接点为p+；所述的第二隔离变压器t2中第一副边绕组ns21的异名端和第二副边绕组ns22的异名端连接在一起，连接点为n+。

8、进一步的，所述的第一串联电感l1分别与p+端子和第二开关电路s12输入端口1-3的输入正接口连接，将n+端子和第二开关电路s12输入端口1-3的输入负接口连接。

9、进一步的，所述的第一副边绕组ns11和第一副边绕组ns21串联连接，串联支路电流相等，定义为is1，所述的第二副边绕组ns12和第二副边绕组ns22串联连接，串联支路电流相等定义为is2，所述的第一隔离变压器t1的第一原边绕组电流为ip1，与副边绕组电流关系为：

10、

11、式中，n＝(n1)/(n2+n2)；所述的第二隔离变压器t2的第一原边绕组电流为ip2，与副边绕组电流关系为：

12、

13、由式(1)、(2)可以发现：

14、ip1＝ip2 (3)

15、此时，第一开关电路s11、第三开关电路s13自动实现均流，无需任何额外的控制。

16、本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

17、1.本专利技术提出的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，通过变压器耦合的方式可实现低压侧并联电路的自动均流，无需增加任何额外的控制，降低了成本。

18、2.本专利技术提出的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，能够消除低压侧并联电路由于全桥模块等效阻抗、变压器漏感等电路参数差异对系统均流的影响，更加适用于低压大电流场景。

19、3.本专利技术提出的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，通过变压器耦合的方式，能够减小系统体积，结构相对简单。

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【技术保护点】

1.变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，所述的第一隔离型变压器T1的1个原边绕组、2个相同的副边绕组之间的匝数比为n1:n2:n2；所述的第二隔离型变压器T2的1个原边绕组、2个相同的副边绕组之间的匝数比也为n1:n2:n2。

3.根据权利要求1所述的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，所述的第一隔离变压器T1中第一副边绕组Ns11的同名端和第二副边绕组Ns12的同名端连接在一起，连接点为P+；所述的第二隔离变压器T2中第一副边绕组Ns21的异名端和第二副边绕组Ns22的异名端连接在一起，连接点为N+。

4.根据权利要求1所述的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，所述的第一串联电感L1分别与P+端子和第二开关电路S12输入端口1-3的输入正接口连接，将N+端子和第二开关电路S12输入端口1-3的输入负接口连接。

5.根据权利要求1所述的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，所述的第一副边绕组Ns11和第一副边绕组Ns21串联连接，串联支路电流相等，定义为is1，所述的第二副边绕组Ns12和第二副边绕组Ns22串联连接，串联支路电流相等定义为is2，所述的第一隔离变压器T1的第一原边绕组电流为ip1，与副边绕组电流关系为：

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【技术特征摘要】

1.变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，所述的第一隔离型变压器t1的1个原边绕组、2个相同的副边绕组之间的匝数比为n1:n2:n2；所述的第二隔离型变压器t2的1个原边绕组、2个相同的副边绕组之间的匝数比也为n1:n2:n2。

3.根据权利要求1所述的变压器绕组耦合的低压侧并联自均流型双有源全桥变换器，其特征在于，所述的第一隔离变压器t1中第一副边绕组ns11的同名端和第二副边绕组ns12的同名端连接在一起，连接点为p+；所述的第二隔离变压器t2中第一副边绕组ns21的异名端和第二副边绕组ns...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志峰，曾进辉，王兴，兰征，何东，周志宇，龙礼兰，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：