專利名稱：使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種副邊整流電路，具體說是使用高頻三相變壓器直流變換器的 副邊整流電路。
技術(shù)背景 常規(guī)副邊三相整流高頻變壓器Δ /Y聯(lián)結(jié)的高增益DC/DC變換器，包括六個(gè)功率開 關(guān)管，六個(gè)輸出整流二極管，一個(gè)輸入濾波電容，一個(gè)輸出濾波電感，一個(gè)輸出濾波電容，及 一個(gè)高頻三相變壓器，高頻三相變壓器的原邊繞組為三角形聯(lián)結(jié)、副邊繞組為星形聯(lián)結(jié)。第 一功率開關(guān)管的源極與第四功率開關(guān)管的漏極及高頻三相變壓器原邊三角形繞組的一端 相連，第三功率開關(guān)管的源極與第六功率開關(guān)管的漏極及高頻三相變壓器原邊三角形繞組 的另一端相連，第五功率開關(guān)管的源極與第二功率開關(guān)管的漏極及高頻三相變壓器原邊三 角形繞組的最后一端相連，第一整流二極管的陽極與第四整流二極管的陰極及高頻三相變 壓器副邊星形聯(lián)結(jié)繞組的一端相連，第三整流二極管的陽極與第六整流二極管的陰極及高 頻三相變壓器副邊星形聯(lián)結(jié)繞組的另一端相連，第五整流二極管的陽極與第二整流二極管 的陰極及高頻三相變壓器副邊星形聯(lián)結(jié)繞組的最后一端相連。這種變換器在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)， 副邊整流二極管截止時(shí)的反向電壓等于輸出電壓。一般情況下，輸出電壓較高，因而副邊整 流二極管將承受較高的電壓應(yīng)力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電 路，給高頻變壓器Δ /Y聯(lián)結(jié)的高增益隔離型DC/DC變換器提供副邊整流二極管兩端較低的 電壓應(yīng)力，提高變換器的工作效率。本實(shí)用新型的使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路，原邊功率變換電 路與常規(guī)副邊三相整流的高頻變壓器△ /Y聯(lián)結(jié)的高增益DC/DC變換器相同，包括六個(gè)功率 開關(guān)管，一個(gè)輸入濾波電容，及一個(gè)高頻三相變壓器，高頻三相變壓器的原邊繞組為三角形 聯(lián)結(jié)。而副邊二極管整流電路包括一個(gè)輸出濾波電感，一個(gè)輸出濾波電容，及十二個(gè)整流二 極管，第一整流二極管的陽極與第二整流二極管的陰極及高頻三相變壓器副邊第一繞組的 一端相連，第三整流二極管的陽極與第四整流二極管的陰極及高頻三相變壓器副邊第一繞 組的另一端相連，第五整流二極管的陽極與第七整流二極管的陰極及高頻三相變壓器副邊 第二繞組的一端相連，第六整流二極管的陽極與第八整流二極管的陰極及高頻三相變壓器 副邊第二繞組的另一端相連，第十一整流二極管的陽極與第九整流二極管的陰極及高頻三 相變壓器副邊第三繞組的一端相連，第十二整流二極管的陽極與第十整流二極管的陰極及 高頻三相變壓器副邊第三繞組的另一端相連。第二整流二極管的陽極與第四整流二極管的 陽極相連，第五整流二極管的陰極與第六整流二極管的陰極相連，再將兩者相連；第七整流 二極管的陽極與第八整流二極管的陽極相連，第十一整流二極管的陰極與第十二整流二極 管的陰極相連，再將兩者相連。[0005]原邊電路與常規(guī)副邊三相整流的高頻變壓器Δ /Y聯(lián)結(jié)的高增益DC/DC變換器相 同，為三相橋式功率變換電路，且上、下功率開關(guān)管互補(bǔ)對(duì)稱工作，在變壓器副邊可得到一 組梯形波電壓，即使高頻三相變壓器的匝比較小，仍然可以得到較高的輸出電壓。本實(shí)用新型的使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路，包括十二個(gè)整流 二極管和一個(gè)高頻三相變壓器，高頻三相變壓器的原邊繞組為△型聯(lián)結(jié)。本實(shí)用新型利用 了三個(gè)串聯(lián)的全橋整流電路來實(shí)現(xiàn)輸出升壓，常規(guī)的三相整流電路副邊整流二極管截止時(shí) 反向電壓等于輸出電壓，而使用高頻三相變壓器DC/DC變換器的副邊整流電路中每個(gè)整流 二極管兩端的反向電壓為輸出電壓的一半。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果本實(shí)用新型利用高頻三相變壓 器的概念，變壓器繞組進(jìn)行△/Y聯(lián)結(jié)實(shí)現(xiàn)副邊階梯波輸出，并利用了三個(gè)串聯(lián)的全橋整流 電路來實(shí)現(xiàn)輸出升壓。與常規(guī)的副邊三相整流電路相比，每個(gè)整流二極管兩端的反向電壓 僅為輸出電壓的一半。

圖1是本實(shí)用新型的使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路的電路圖；圖2是本實(shí)用新型的使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路的穩(wěn)態(tài)工 作波形圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型的使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路，原邊功 率變換電路與常規(guī)副邊三相整流的高頻變壓器△ /Y聯(lián)結(jié)的高增益DC/DC變換器相同，包括 六個(gè)功率開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，一個(gè)輸入濾波電容Cin，及一個(gè)高頻三相變壓器TXl， 高頻三相變壓器的原邊繞組為三角形聯(lián)結(jié)。而副邊二極管整流電路包括一個(gè)輸出濾波電感 1^肚，一個(gè)輸出濾波電容(01^，及十二個(gè)整流二極管01、02、03、04、05、06、07、08、09、010、 D11、D12。Dl的陽極與D2的陰極及高頻三相變壓器副邊第一繞組的一端相連，D3的陽極與 D4的陰極及高頻三相變壓器副邊第一繞組的另一端相連，D5的陽極與D7的陰極及高頻三 相變壓器副邊第二繞組的一端相連，D6的陽極與D8的陰極及高頻三相變壓器副邊第二繞 組的另一端相連，Dll的陽極與D9的陰極及高頻三相變壓器副邊第三繞組的一端相連，D12 的陽極與DlO的陰極及高頻三相變壓器副邊第三繞組的另一端相連。D2的陽極與D4的陽 極相連，D5的陰極與D6的陰極相連，再將兩者相連；D7的陽極與D8的陽極相連，Dll的陰 極與D12的陰極相連，再將兩者相連。功率開關(guān)管的占空比為0.5時(shí)，一個(gè)完整的工作周期內(nèi)，使用高頻三相變壓器直 流變換器的副邊整流電路存在六個(gè)工作模態(tài)，如圖2所示。t0 tl 功率開關(guān)管Q1、Q6、Q5導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓為輸入電壓Vin, B點(diǎn)電壓為零，C點(diǎn) 電壓為輸入電壓 Vin，故 Vab = Vin，Vbc = -Vin, Vca = 0，由于 Vatl = Vab · N，Vbo = Vbc · N，Vc0 = Vca-NjN = Ns/Np, Np為變壓器原邊繞組的圈數(shù)；Ns為變壓器副邊繞組的圈數(shù)。因此，可以 得到Vab = 2Vin · N, Vbc = -Vin · N, Vca = -Vin · N，由于Vab的絕對(duì)值最高，因此副邊整流二極 管06、07、01、04及09 012導(dǎo)通，這段時(shí)間的輸出電壓為V。ut = 2Vin · N。[0014]tl t2 功率開關(guān)管Q2、Q1、Q6導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓為輸入電壓Vin，B點(diǎn)電壓為零，C點(diǎn)
電壓為輸入電壓零，故 Vab = Vin，Vbc = 0，Vca = -Vin,由于 Va0 = Vab · N，Vbo = Vbc · N，Vc0 = Vca-N0因此，可以得到Vab = Vin · N，Vbc = Vin · N，Vca = _2Vin ·Ν，由于Vca的絕對(duì)值最高，因 此副邊整流二極管D1、D4、D9、D12及D5 D8導(dǎo)通，這段時(shí)間的輸出電壓為V。ut = 2Vin ·Ν。 t2 t3 功率開關(guān)管Q3、Q2、Ql導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓為輸入電壓Vin，B點(diǎn)電壓為輸入電 壓 Vin，C 點(diǎn)電壓為零，故 Vab = 0，Vbc = Vin，Vca = -Vin,由于 Va0 = Vab · N，Vbo = Vbc · N，Vc0 =Vca · N。因此，可以得到 Vab = -Vin · N，Vbc = 2Vin · N，Vca = -Vin · N，由于 Vbc 的絕對(duì)值 最高，因此副邊整流二極管D9、D12、D5、D8及Dl D4導(dǎo)通，這段時(shí)間的輸出電壓為V。ut = 2Vin · N。t3 t4 功率開關(guān)管Q4、Q3、Q2導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓為零，B點(diǎn)電壓為輸入電壓Vin，C 點(diǎn)電壓為零，故 Vab = -Vin, Vbc = Vin, Vca = 0，由于 Va0 = Vab · N，Vbo = Vbc · N，Vc0 = Vca · N。 因此，可以得到Vab = -2Vin · N, Vbc = Vin · N, Vca = Vin · N，由于Vab的絕對(duì)值最高，因此副邊 整流二極管D5、D8、D2、D3&D9 D12導(dǎo)通，這段時(shí)間的輸出電壓為V。ut = 2Vin · N。t4 t5:功率開關(guān)管Q5、Q4、Q3導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓為零，B點(diǎn)電壓為輸入電壓Vin，C 點(diǎn)電壓為輸入電壓 Vin，故 Vab = -Vin, Vbc = 0, Vca = Vin，由于 Va0 = Vab · N，Vbo = Vbc · N，Vc0 =Vca · N。因此，可以得到 Vab = -Vin · N，Vbc = -Vin · N，Vca = 2Vin · N，由于 Vca 的絕對(duì)值最 高，因此副邊整流二極管D2、D3、D10、Dll及D5 D8導(dǎo)通，這段時(shí)間的輸出電壓為V。ut = 2Vin · N。t5 t6 功率開關(guān)管Q6、Q5、Q4導(dǎo)通，A點(diǎn)電壓為零，B點(diǎn)電壓為零，C點(diǎn)電壓為輸 入電壓 Vin，故 Vab = 0，Vbc = -Vin, Vca = Vin，由于 Va0 = Vab · N，Vbo = Vbc · N，Vc0 = Vca · N。 因此，可以得到Vab = Vin · N, Vbc = -2Vin · N, Vca = Vin · N，由于Vbc的絕對(duì)值最高，因此副邊 整流二極管010、011、06、07及01 04導(dǎo)通，這段時(shí)間的輸出電壓為V。ut = 2Vin · N。從以上分析過程可以看出，在每個(gè)工作模態(tài)中始終都有V。ut = 2Vin*N，與常規(guī)副邊 三相整流的高頻變壓器△ /Y聯(lián)結(jié)的高增益DC/DC變換器相同，副邊繞組仍然可以得到電壓 梯形波，因而可以實(shí)現(xiàn)倍壓輸出。輸出端的濾波電感Lout與濾波電容Cout可以平滑副邊 整流二極管的換流過程，降低輸出電流紋波。常規(guī)的三相整流電路副邊整流二極管截止時(shí) 反向電壓等于輸出電壓，而高頻變壓器△ /Y聯(lián)結(jié)DC/DC變換器的副邊整流電路中每個(gè)整流 二極管兩端的反向電壓為輸出電壓的一半。
權(quán)利要求一種使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路，其特征在于包括一個(gè)輸出濾波電感(Lout)，一個(gè)輸出濾波電容(Cout)，及十二個(gè)整流二極管(D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12)，第一整流二極管(D1)的陽極與第二整流二極管(D2)的陰極及高頻三相變壓器副邊第一繞組的一端相連，第三整流二極管(D3)的陽極與第四整流二極管(D4)的陰極及高頻三相變壓器副邊第一繞組的另一端相連，第五整流二極管(D5)的陽極與第七整流二極管(D7)的陰極及高頻三相變壓器副邊第二繞組的一端相連，第六整流二極管(D6)的陽極與第八整流二極管(D8)的陰極及高頻三相變壓器副邊第二繞組的另一端相連，第十一整流二極管(D11)的陽極與第九整流二極管(D9)的陰極及高頻三相變壓器副邊第三繞組的一端相連，第十二整流二極管(D12)的陽極與第十整流二極管(D10)的陰極及高頻三相變壓器副邊第三繞組的另一端相連；第二整流二極管(D2)的陽極與第四整流二極管(D4)的陽極相連，第五整流二極管(D5)的陰極與第六整流二極管(D6)的陰極相連，再將兩者相連；第七整流二極管(D7)的陽極與第八整流二極管(D8)的陽極相連，第十一整流二極管(D11)的陰極與第十二整流二極管(D12)的陰極相連，再將兩者相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流電路，其特征在于原邊電路與常規(guī)副邊三相整流的高頻 變壓器Δ/Υ聯(lián)結(jié)的高增益DC/DC變換器相同，為三相橋式功率變換電路，且上、下功率開關(guān) 管互補(bǔ)對(duì)稱工作，在變壓器副邊可得到一組梯形波電壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開的使用高頻三相變壓器直流變換器的副邊整流電路，包括十二個(gè)整流二極管和一個(gè)高頻三相變壓器，高頻三相變壓器的原邊繞組為Δ型聯(lián)結(jié)。本實(shí)用新型利用了三個(gè)串聯(lián)的全橋整流電路來實(shí)現(xiàn)輸出升壓，與常規(guī)的三相整流電路相比，每個(gè)整流二極管兩端的反向電壓為輸出電壓的一半。
文檔編號(hào)H02M3/26GK201733236SQ20102023316
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者吳曙亮, 梁年慶, 胡炎申, 謝運(yùn)祥 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué);廣州廣日電氣設(shè)備有限公司