专利名称：一种多输入反激变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多输入反激变换器，属于电能变换装置中的直流变换器领域。
背景技术：
随着化石能源的不断紧缺和环境污染的不断加剧，基于新能源和可再生能源的分布式发 电系统己成为现在研究的热点，直直变换器是其中的一个重要组成部分。而新能源和可再生 能源，如太阳能、风能等，随气候和地区的差异变化较大，电力供应不稳定、不连续，另 外，燃料电池输出电压随负载的变化而变化，因此为了确保连续可靠地给负载供电，需要多 种新能源优势互补构成联合供电系统。
由于系统中有多个输入源，每种输入源的电压并不稳定，所以需要直直变换器对电压进 行调节。直直变换器按输入源数可分为两类单输入直直变换器和多输入直直变换器。在大 多数场合由于只有一个输入源，因此只采用单输入直直变换器。而新能源联合供电系统有多 个输入源，因此，既可以采用多个单输入直直变换器，又可采用一个多输入直直变换器。在 一些中小功率且输入新能源发电装置靠近的场合，如使用多个单输入直直变换器，就会使得 结构复杂，且成本较高。在这种应用场合，为了简化电路结构，可以用一个多输入直直变换 器代替多个单输入直直变换器。
在需要隔离的应用场合，反激变换器由于其结构简单的特点被广泛应用。现有的多输入 反激变换器可利用磁通耦合实现多输入，但是该变换器原边绕组数和输入通道数相同，开关 管电压应力高，输入需要防反二极管且各通道不可以同时导通，控制方法比较单一。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的缺陷而提出一种多输入反激变换器。
本发明的多输入反激变换器，其结构包括N个输入通道电路、反激变换器电路和输出 整流电路，N为大于1的自然数，其中输入通道电路包括直流电源、功率开关管和续流二 极管，直流电源的正极连接功率开关管的漏极，功率开关管的源极连接续流二极管的阴极， 续流二极管的阳极连接直流电源的负极，N个输入通道电路以续流二极管串接；反激变换器 电路包括反激功率开关管和反激变压器，反激变压器又包括原边绕组和副边绕组，原边绕组 的异名端分别连接第一输入通道电路中的第一功率开关管的源极和第一续流二极管的阴极， 原边绕组的同名端连接反激功率开关管的漏极，反激功率开关管的源极连接第N输入通道电 路中的第N续流二极管的阳极和第N直流电源的负极；输出整流电路包括输出整流二极管和 输出滤波电容，输出整流二极管的阳极连接副边绕组的同名端，输出整流二极管的阴极连接 输出滤波电容的一端和输出负载的一端，副边绕组的异名端连接输出滤波电容的另一端和输 出负载的另一端。
本发明的多输入反激变换器前级为电压脉冲单元，后一级与单端反激变换器相似，这种 结构减小了功率开关管的电压应力，输入源可同时或分时给负载供电，大大增加了变换器控 制的灵活性；这种结构在输入输出实现隔离的条件下减少了输入侧的绕组数量，从而减小了 变换器的体积。
图1是本发明多输入反激变换器的电路原理图。
图2 图6分别是本发明实施例双输入反激变换器在开关模态I 开关模态V的等效电
3路原理图。
图1 图6中标号名称l一第一输入通道电路；2—第二输入通道电路；N—第N输入通 道电路；10—反激变换器电路；20—输出整流电路；W、 t/2、 [/w分别为第一、第二、第N直 流电源；^、 &、 gw分别为第一、第二、第N功率开关管；0V+/—反激功率开关管；D;、
A、 Av分别为第一、第二、第N续流二极管；iVP、 iVs分别为反激变压器的原边绕组和副边 绕组；D。一输出整流二极管；C。一输出滤波电容；输出负载；f/。一输出电压。
具体实施例方式
如图l所示，本发明的多输入反激变换器，其结构包括N个输入通道电路、反激变换 器电路10和输出整流电路20， N为大于l的自然数，其中输入通道电路包括直流电源、功 率开关管和续流二极管，直流电源的正极连接功率开关管的漏极，功率开关管的源极连接续 流二极管的阴极，续流二极管的阳极连接直流电源的负极，N个输入通道电路以续流二极管 串接；反激变换器电路10包括反激功率开关管gw+;和反激变压器，反激变压器又包括原边 绕组Wp和副边绕组A^，原边绕组J&的异名端分别连接第一输入通道电路1中的第一功率开 关管g;的源极和第一续流二极管的阴极，原边绕组M>的同名端连接反激功率开关管0v+/ 的漏极，反激功率开关管0v+;的源极连接第N输入通道电路N中的第N续流二极管Z)w的阳 极和第N直流电源[/w的负极；输出整流电路20包括输出整流二极管Z)。和输出滤波电容C。， 输出整流二极管D。的阳极连接副边绕组Ws的同名端，输出整流二极管i)。的阴极连接输出滤 波电容C。的一端和输出负载&的一端，副边绕组Ws的异名端连接输出滤波电容C。的另一端 和输出负载A的另一端。
为了更直观的说明本发明，下面以双输入反激变换器为实施例来具体分析，如图2 图6 所示分别为实施例双输入反激变换器在开关模态I 开关模态V的等效电路原理图。分析之 前先作如下假设A.所有功率开关管和二极管均为理想器件，不考虑开关时间和导通压降；
B. 电容为理想元件，变压器无漏感，AV2Vs=n。
由于反激功率开关管gww的开通受限于第一功率开关管2/和第二功率开关管g^的开 通，根据0;和02的导通与否，变换器可工作于下面五种工作模态
1、 开关模态I [如图2所示]
在此模态下，开关管0和gA^触发导通，込关断，此时"2开通为反激变压器原边绕组
电流提供一个续流回路。0;和0vw开通，込关断，ft漏源极承受的电压为"；A截止， D/承受的电压为。，而Zb正向开通。此模态下^单独向反激变压器中存储能量，原边绕组 电感中的电流线性上升。输出整流二极管D。承受的电压为f/。+K/n，负载电流由输出滤波电 容C。来提供。
2、 开关模态II [如图3所示]
在此模态下，开关管g2和gww触发导通，^关断，此时开通为反激变压器原边绕组 电流提供一个续流回路。込和gww开通，g;关断，^漏源极承受的电压为R; ^2截止，
D2承受的电压为C/2，而D;正向开通。此模态下f/2单独向反激变压器中存储能量，原边绕组
电感中的电流线性上升。输出整流二极管D。承受的电压为c/。+c/2/n，负载电流由输出滤波电 容C。来提供。
3、 开关模态III [如图4所示]
在此模态下，开关管g;、込和gww均开通，"2均截止，C/;和"串联向反激变压 器储存能量，原边绕组电感中的电流线性上升。此模态下，A和"2分别承受的电压为W和 "。输出整流二极管Z)。承受的电压为f/。+ (f/2+f/2) /n，负载电流由输出滤波电容C。来提供。
4、 开关模态IV [如图5所示]
在此模态下，开关管fi/、 g2和avw均不触发导通，输出整流二极管D。导通，变压器通
过输出整流二极管D。对输出负载i i放电，込、&和a^承受的电压分别为C/""和反激电压n[/。。
5、开关模态V [如图6所示]
在此模态下，所有的开关管均关断，所有二极管均截止，电路中除输出滤波电容C。和输 出负载i i之间有能量流动，没有其它的能量流动。
由以上分析可知，本发明实施例的双输入反激变换器0/和込的电压应力分别为t/;和 "，较传统变换器中&和的电压应力K+nf/。和^+nC/。大大降低，本发明变换器的控制策 略可以有多种选择，变换器中的反激变压器只有一个原边绕组，减小了变换器的体积，这些 都是传统的多输入反激变换器所不具备的优点。
权利要求
1、一种多输入反激变换器，其特征在于包括N个输入通道电路、反激变换器电路(10)和输出整流电路(20)，N为大于1的自然数，其中输入通道电路包括直流电源、功率开关管和续流二极管，直流电源的正极连接功率开关管的漏极，功率开关管的源极连接续流二极管的阴极，续流二极管的阳极连接直流电源的负极，N个输入通道电路以续流二极管串接；反激变换器电路(10)包括反激功率开关管(QN+1)和反激变压器，反激变压器又包括原边绕组(NP)和副边绕组(NS)，原边绕组(NP)的异名端分别连接第一输入通道电路(1)中的第一功率开关管(Q1)的源极和第一续流二极管(D1)的阴极，原边绕组(NP)的同名端连接反激功率开关管(QN+1)的漏极，反激功率开关管(QN+1)的源极连接第N输入通道电路(N)中的第N续流二极管(DN)的阳极和第N直流电源(UN)的负极；输出整流电路(20)包括输出整流二极管(Do)和输出滤波电容(Co)，输出整流二极管(Do)的阳极连接副边绕组(NS)的同名端，输出整流二极管(Do)的阴极连接输出滤波电容(Co)的一端和输出负载(RL)的一端，副边绕组(NS)的异名端连接输出滤波电容(Co)的另一端和输出负载(RL)的另一端。
全文摘要
本发明公开了一种多输入反激变换器，属于电能变换装置中的直流变换器领域。该变换器结构包括N个输入通道电路、反激变换器电路和输出整流电路，N为大于1的自然数，其中N个输入通道电路以续流二极管串接，反激变换器电路的原边绕组的异名端和同名端分别连接第一输入通道电路中续流二极管的阴极和反激变换器电路中反激开关管的漏极，反激开关管源极连接第N输入通道电路中续流二极管的阳极，副边绕组连接输出整流电路。只要输入通道的开关管有导通信号，反激变换器的开关管就有驱动信号，当输入通道电路中所有开关管同时导通时，实现所有输入电源同时给负载供电，本变换器的输入侧只有一个绕组，对于多路输入的情况，可减小变换器体积。
文档编号H02M3/28GK101588129SQ20091003209
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者晨 周, 杰 张, 勤 王, 阮新波 申请人:南京航空航天大学