2JiD，Vbus總線電壓，t為時(shí)間，η為正整數(shù)，D為第一開關(guān)管S1的占空比，ωι 為三角波頻率。
[0048]實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限 制，其他的任何未背離本發(fā)明的原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的 置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于高頻逆變的多端口變換器，其特征在于，包括：交錯(cuò)boost電路單元(X)和 LClX諧振網(wǎng)絡(luò)單元(Y)，所述交錯(cuò)boost電路單元(X)與LClX諧振網(wǎng)絡(luò)單元(Y)串聯(lián)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于高頻逆變的多端口變換器，其特征在于，所述交錯(cuò)boost電 路單元(X)包括第一輸入電感化bl)、第二輸入電感化b2)、第一電解電容(Cbus)、第二電解電 容(Cm)、第一諧振電容(Cl)、第二諧振電容(C2)、第S諧振電容(C3)、第四諧振電容(C4)、第 一二極管(VDi)、第二二極管(￥〇2)、第；二極管(VD3)、第四二極管(VD4)、第一開關(guān)管佔(zhàn)）、第 二開關(guān)管(S2)、第立開關(guān)管(S3)和第四開關(guān)管(S4);所述第一輸入電感(Lbl)與第二輸入電感 化b2)的電感值相等;所述第一輸入電感化bl)的一端和第二輸入電感化b2)的一端均與與第 二電解電容(Cm)正極相連接，所述第一輸入電感化bl)的另一端與開關(guān)管(Si)源極相連，第 二輸入電感化b2)的另一端與開關(guān)管（S3)的源極相連;所述第一開關(guān)管(Si)的漏極、第一二 極管(VDl)的陰極和第一諧振電容(Cl)的一端均與第一電解電容(Cbus)正極相連;所述第一 開關(guān)管(Si)的源極、第一二極管(VDi)的陽極和第一諧振電容(Cl)的另一端均與第二開關(guān)管 (S2)的漏極相連;所述第二開關(guān)管（S2)的漏極、第二二極管（V化）的陰極和第二諧振電容 (C2)的一端均與第一開關(guān)管（Si)的源極相連；所述第二開關(guān)管（S2)的源極、第二二極管 (VD2)的陽極和第二諧振電容的另一端均與第一電解電容(CbUS)的負(fù)極相連;所述第S開關(guān) 管(S3)的漏極、第S二極管(VD3)的陰極和第S諧振電容(C3)的一端均與第二開關(guān)管(S2)的 漏極相連;所述第=開關(guān)管（S3)的源極、第=二極管(V化）的陽極和第=電解電容(C3)的另 一端均與第四開關(guān)管(S4)的漏極相連;所述第四開關(guān)管(S4)的漏極、第四二極管(VD4)的陰 極和第四電解電容(C4)的一端均與第S開關(guān)管(S3)源極相連;所述第四開關(guān)管(S4)的源極、 第四二極管(VD4)的陽極和第四電解電容(C4)的另一端均與第二開關(guān)管(S2)的源極相連;所 述第一諧振電容(Cl)的電容值、第二諧振電容(C2)的電容值、第=諧振電容(C3)的電容值和 第四諧振電容(C4)的電容值相等； 所述LCLC諧振網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)諧振電感化S)、串聯(lián)諧振電容(Cs)、并聯(lián)諧振電感化P)和并 聯(lián)諧振電容(Cp);所述串聯(lián)諧振電感化S)的一端與串聯(lián)諧振電容(Cs)的一端相連接;所述并 聯(lián)諧振電感化P)的一端和并聯(lián)諧振電容(Cp)的一端均與串聯(lián)諧振電容(Cs)的另一端相連 接;所述LCLC諧振網(wǎng)絡(luò)單元串聯(lián)電感化S)的一端與第一開關(guān)管(Si)的源極相連;所述LCL打皆 振網(wǎng)絡(luò)單元(Y)的并聯(lián)電感(Lp)與并聯(lián)電容的另一端均與第=開關(guān)管S3的源極相連； 所述第一開關(guān)管(Si)的第一驅(qū)動(dòng)信號(Gi)、第二開關(guān)管(S2)的第二驅(qū)動(dòng)信號(G2)、第立 開關(guān)管（S3)的第=驅(qū)動(dòng)信號(G3)和第四開關(guān)管（S4)的第四驅(qū)動(dòng)信號(G4)均通過=角載波 (Tri)與直流電壓(Vref)比較獲得;所述第一開關(guān)管佔(zhàn))在立角波(Tri)小于直流電壓(Vrefl) 時(shí)導(dǎo)通，第二開關(guān)管(S2)在S角波(Tri)小于直流電壓(Vrefl)時(shí)導(dǎo)通，第一開關(guān)管(Si)和第 二開關(guān)管（S2)互補(bǔ)導(dǎo)通;所述第S開關(guān)管（S3)在S角波(Tri)大于直流電壓(Vref2)時(shí)導(dǎo)通， 第四開關(guān)管(54)在；角波(Tri)大于直流電壓(Vrefl)時(shí)導(dǎo)通，第S開關(guān)管(S3)和第四開關(guān)管 (S4)互補(bǔ)導(dǎo)通;所述第一開關(guān)管(Si)和第S開關(guān)管(S3)之間存在180°相移，所述第二開關(guān)管 (S2)和第四開關(guān)管(S4)之間存在180°相移。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于高頻逆變的多端口變換器，其特征在于，所述多端口變換器 的穩(wěn)態(tài)工作周期分為8個(gè)階段;所述穩(wěn)態(tài)工作周期包括上半周期和下半周期;所述上半周期 [to, t4]包括W下四個(gè)階段： 階段I[t〇，tl]:t〇時(shí)刻之前，第二開關(guān)管位)和第四開關(guān)管(S4)導(dǎo)通，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓 值(Uab)為零，第一輸入電感(Lbi)和第二輸入電感化b2)同時(shí)充電；to時(shí)刻，第二開關(guān)管位)關(guān) 斷，第一諧振電容(Cl)放電，第二諧振電容(C2)充電，當(dāng)?shù)谝恢C振電容(C2)兩端電壓因放電 至零時(shí)，第一二極管(VDi)導(dǎo)通，第二開關(guān)管(S2)兩端電壓為總線電壓即第一電解電容(Cbus) 兩端的電壓化US，同時(shí)第一開關(guān)管(Si)實(shí)現(xiàn)了零電壓開通； 階段n[ti，t2]:此階段第一開關(guān)管(Si)導(dǎo)通，此時(shí)第一開關(guān)管(Si)和第四開關(guān)管(S4)保 持導(dǎo)通狀態(tài)，第一輸入電感化bl)放電，第二輸入電感化b2)繼續(xù)充電，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓值 (Uab)等于總線電壓(VbUS),同時(shí)保持關(guān)斷狀態(tài)的第二開關(guān)管（S2)和第四開關(guān)管（S4)兩端的 電壓同為(化US)，諧振電流小于零并逐漸增加； 階段虹[t2，t3]:t2時(shí)刻，第一開關(guān)管(Si)關(guān)斷，此時(shí)第四開關(guān)管(S4)保持開通，第一諧振 電容(Cl)開始充電，第二諧振電容(C2)開始放電，當(dāng)?shù)诙C振電容(C2)兩端電壓因放電至零 時(shí)，第二二極管(VD2)導(dǎo)通，此時(shí)第一開關(guān)管兩端的電壓為Vbus,第一開關(guān)管(Si)實(shí)現(xiàn)零電流 關(guān)斷，第二開關(guān)管(S2 )實(shí)現(xiàn)零電壓開通； 階段IV[t3，t4]:此階段第二開關(guān)管位)導(dǎo)通，此時(shí)第二開關(guān)管位)和第四開關(guān)管(S4)保 持導(dǎo)通狀態(tài)，保持關(guān)斷狀態(tài)的第一開關(guān)管(Si)和第立開關(guān)管(S3)兩端的電壓都為(Vbus),由 于第二開關(guān)管（S2)和第四開關(guān)管(S4)同時(shí)導(dǎo)通，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓值(Uab)等于零，LCLC諧 振網(wǎng)絡(luò)單元(Y)單獨(dú)向負(fù)載供電，諧振電流快速下降； 所述下半周期[t4，t8]包括W下四個(gè)階段： 階段V[t4，t5]:t4時(shí)刻之前，第二開關(guān)管(S2)和第四開關(guān)管（S4)導(dǎo)通，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電 壓值(Uab)為零，第一輸入電感(Lbi)和第二輸入電感化W同時(shí)充電；t4時(shí)刻，第四開關(guān)管(S4) 關(guān)斷，第=諧振電容(C3)放電，第四諧振電容(C4)充電，當(dāng)?shù)?諧振電容(C3)兩端的電壓因 放電至零時(shí)，第=二極管(V化)導(dǎo)通，第二開關(guān)管(S2)兩端電壓為總線電壓即第一電解電容 (CbUS)兩端的電壓化US，同時(shí)第一開關(guān)管(S3)零電壓導(dǎo)通； 階段VI[t5，t6]:t5時(shí)刻，第=開關(guān)管（S3)導(dǎo)通，第二開關(guān)管（S2)和第=開關(guān)管（S3)保持 導(dǎo)通狀態(tài)，第一輸入電感化bl)放電，第二輸入電感化b2)繼續(xù)充電，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓值 (Uab)等于總線電壓(Vbus)的負(fù)值，同時(shí)保持關(guān)斷狀態(tài)的第一開關(guān)管(Si)和第S開關(guān)管（S3) 兩端的電壓同為(化US)，諧振電流大于零并逐漸減?。? 階段VH[t6，t7]:t6時(shí)刻，第立開關(guān)管(S3)關(guān)斷，第四開關(guān)管(S4)保持開通，第立諧振電容 (C3)開始充電，第四諧振電容(C4)開始放電，當(dāng)?shù)谒闹C振電容(C4)兩端電壓因放電至零時(shí)， 第四二極管(VD4)導(dǎo)通，第S開關(guān)管兩端的電壓為總線電壓(化US)，第S開關(guān)管(S3)進(jìn)行零電 流關(guān)斷，第四開關(guān)管位)零電壓導(dǎo)通； 階段Vni[t7，t8]:t7時(shí)刻，第四開關(guān)管(S4)導(dǎo)通，第二開關(guān)管(S2)和第四開關(guān)管(S4)都保 持導(dǎo)通狀態(tài)，保持關(guān)斷狀態(tài)的第一開關(guān)管(Si)和第=開關(guān)管(S3)兩端的電壓都為總線電壓 (Vbus),由于第二開關(guān)管位)和第四開關(guān)管(S4)同時(shí)導(dǎo)通，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓(Uab)的值等于 零，所述LCLC諧振網(wǎng)絡(luò)單元(Y)單獨(dú)向多端口變換器的負(fù)載供電，所述LCLC諧振網(wǎng)絡(luò)單元 (Y)的諧振電流快速下降。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高頻逆變的多端口變換器，其特征在于，所述多端口變換 器的輸出電壓諧波崎變率T皿為：式中，日=2地，Vbus總線電壓，t為時(shí)間，n為正整數(shù)，D為第一開關(guān)管的占空比，…為立角 波頻率，輸出電壓諧波崎變率較小。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于高頻逆變的多端口變換器，其特征在于，所述第一開關(guān)管 通過第一開關(guān)管的占空比D的大小控制開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓(Uab)的大小。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高頻逆變的多端口變換器，包括：相串聯(lián)的交錯(cuò)boost電路單元X和LCLC諧振單元Y，所述交錯(cuò)boost電路單元X包括第一輸入電感Lb1、第二輸入電感Lb2、第一電解電容Cbus、第二電解電容Cin、第一諧振電容C1、第二諧振電容C2、第三諧振電容C3、第四諧振電容C4、第一二極管VD1、第二二極管VD2、第三二極管VD3、第四二極管VD4、第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3和第四開關(guān)管S4；所述LCLC諧振網(wǎng)絡(luò)Y包括串聯(lián)諧振電感Ls、串聯(lián)諧振電容Cs、并聯(lián)諧振電感Lp和并聯(lián)諧振電容Cp。本發(fā)明的多端口變換器具有輸出穩(wěn)定、傳遞效率高和控制簡單等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02M7/48, H02M1/14, H02M1/12
【公開號】CN105591559
【申請?zhí)枴緾N201610131675
【發(fā)明人】劉俊峰, 胡仁俊, 曾君, 許敏
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月8日