本发明涉及一种隔离型DC/DC变换器，具体是一种高增益模块化大容量隔离型DC/DC变换器。
背景技术：
近年来，海上风力发电技术发展迅速，其直流汇流场中通常需要数十倍甚至更高的电压增益，风机单机容量最高已超过10mw，常见海上风机的容量也在2.5mw以上，需要高输入输出增益、大容量和高可靠性的DC/DC变换器。传统的隔离型升压变换器，输出电压增益常通过扩大变压器初次级绕组的匝数比来实现，但一方面大容量高匝数比高频变压器的设计与制作难度均大，另一方面也存在开关器件电压及电流应力高的问题；解决大容量电能变换的方案通常是多模块并联运行，但这种方案均流困难，控制策略复杂。这些难题限制了大容量高升压DC/DC变换方案的实现，使得海上风电直流汇流技术一直难以走向实际。因此，研究可自动均流的高升压大容量隔离型DC/DC变换器对于海上风电直流汇流的发展具有重要意义。
技术实现要素：
为解决现有大容量高增益隔离型DC/DC变换器中所存在的器件电压电流应力高、输入输出增益低、多模块并联运行均流困难等问题，本发明提出一种高增益模块化大容量隔离型DC/DC变换器。
本发明采取的技术方案为：
一种高增益模块化大容量隔离型DC/DC变换器，包括：
直流输入源，m个模块，二极管D0，电容C0，负载RL，一个公共箝位电路；
其中m个模块如下：
模块一包括电感L1，功率开关S1，功率开关S1漏源极电容CS1，漏感LK1，隔离变压器T1，二极管D1 2、D1 3···D1 n，电容C1 2、C1 2···C1 n；
电感L1的一端连接直流输入源的正极，电感L1的另一端分别连接二极管DVT2的阳极、漏感LK1的一端，电感L1的另一端与功率开关S1的漏极相连，功率开关S1的源极接地，漏感LK1的另一端与变压器T1一次侧的一端相连，变压器T1二次侧的一端分别与二极管D2 1的阳极、电容C1 2、C1 3···C1 n的另一端相连，变压器T1二次侧的一端分别与滤波电容Co的另一端、负载RL的另一端相连；二极管D1 2的阴极与电容C1 2的一端相连，二极管D1 3的阴极与电容C1 3的一端相连，......以此类推，二极管D1 n的阴极与电容C1 n的一端相连；
模块二包括电感L2，功率开关S2，功率开关S2漏源极电容CS2，漏感LK2，隔离变压器T2，二极管D2 1、D2 2···D2 n，电容C2 2、C2 2···C2 n；
电感L2的一端连接直流输入源的正极，电感L2的另一端分别连接二极管DVT3的阳极、漏感LK2的一端，电感L2的另一端与功率开关S2的漏极相连，功率开关S2的源极接地，漏感LK2的另一端与变压器T2一次侧的一端相连，变压器T2二次侧的一端电容C21、C2 2···C2 n的另一端相连，二极管D2 1的阴极与电容C2 1的一端相连，二极管D2 2的阴极与电容C2 2的一端相连，......以此类推，二极管D2 n的阴极与电容C2 n的一端相连；
模块三包括电感L3，功率开关S3，功率开关S3漏源极电容CS3，漏感LK3，隔离变压器T3，二极管D3 1、D3 2···D3 n，电容C3 1、C3 2···C3 n；
电感L3的一端连接直流输入源的正极，电感L3的另一端分别连接二极管DVT4的阳极、漏感LK3的一端，电感L3的另一端与功率开关S3的漏极相连，功率开关S3的源极接地，漏感LK3的另一端与变压器T3一次侧的一端相连，变压器T3二次侧的一端电容C3 1、C3 2···C3 n的另一端相连，二极管D3 1的阴极与电容C3 1的一端相连，二极管D3 2的阴极与电容C3 2的一端相连，......以此类推，二极管D3 n的阴极与电容C3n的一端相连；
以此类推，模块m包括电感Lm，功率开关Sm，功率开关Sm漏源极电容CSm，漏感LKm，隔离变压器Tm，二极管Dm 1、Dm 2···Dm n，电容Cm 1、Cm 2···Cm n；
电感Lm的一端连接直流输入源的正极，电感Lm的另一端分别连接二极管DVTm的阳极、漏感LKm的一端，电感Lm的另一端与功率开关Sm的漏极相连，功率开关Sm的源极接地，漏感LKm的另一端与变压器Tm一次侧的一端相连，变压器Tm二次侧的一端电容Cm1、Cm2···Cmn的另一端相连，二极管Dm1的阴极与电容Cm1的一端相连，二极管Dm2的阴极与电容Cm2的一端相连，......以此类推，二极管Dm n的阴极与电容Cmn的一端相连；
二极管Dm n的阴极与电容Cm n的一端之间的节点与二极管D0的阳极相连。
m个模块之间的连接关系为：
模块一的中变压器T1的二次侧一端与电容C1 2的另一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 1的阳极；模块一中二极管D1 2阴极与C1 2的一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 2的阳极；模块一中二极管D1 3阴极与C1 3的一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 3的阳极，…..，以此类推，模块一中二极管D1 n的阴极与电容C1 n的一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 n的阳极；
模块二中二极管D2 1阴极与C2 1的一端之间的节点，连接模块三中二极管D3 1的阳极，模块二中二极管D2 2阴极与C2 2的一端之间的节点，连接模块三中二极管D3 2阳极，……，以此类推，模块二中二极管D2 n阴极与C2 n的一端之间的节点，连接模块三中二极管D3 n阳极；
模块m-1中二极管Dm-1 1阴极与电容Cm-1 1的一端之间的节点，连接模块m中二极管Dm 1的阳极，模块m-1中二极管Dm-1 2阴极与电容Cm-1 2的一端之间的节点，连接模块m中二极管Dm 2的阳极，.....，以此类推，模块m-1中二极管Dm-1 n的阴极与电容Cm-1 n的一端之间的节点，连接模块m中二极管Dm n的阳极；
模块m中二极管Dm 1阴极与电容Cm 1的一端之间的节点，连接模块一中二极管D1 2的阳极，模块m中二极管Dm 2阴极与电容Cm 2的一端之间的节点，连接模块一中二极管D1 3的阳极，……，以此类推，模块m中二极管Dm n-1阴极与电容Cm n-1的一端之间的节点，连接模块一中二极管D1 n的阳极；
负载RL与C0并联，负载RL的一端连接二极管D0的阴极，负载RL的另一端连接到模块一中变压器T1二次侧的一端与电容C1 2的另一端之间的节点；二极管D0的阳极与二极管Dm n的阴极分别与电容Cm n的一端之间的节点相连；模块与模块之间的变压器一次侧的另一端连接到一起，模块与模块之间的变压器二次侧的另一端也连接在一起；
所述箝位电路包括：电感LVT，开关管SVT，二极管DVT1、DVT2、DVT3、DVT4...DVTm，箝位电容CVT；其连接方式为：电感LVT的另一端连接直流输入源正极，电感LVT的一端连接功率开关STV的源极，功率开关STV的漏极连接箝位电容CVT的一端，箝位电容CVT的另一端连接二极管DVT1的阳极、直流输入源电源负极；电感LVT的一端与功率开关源极之间的节点连接二极管DVT1的阴极，功率开关SVT的漏极连接二极管DVT2的阴极，二极管DVT2的阳极连接在电感L1与漏感LK1之间的结点上，功率开关SVT的漏极连接二极管DVT3的阴极，二极管DVT3的阳极连接在电感L2与漏感LK2之间的结点上，……，以此类推，功率开关SVT的漏极连接二极管DVTm的阴极，二极管DVTm的阳极连接在电感Lm与漏感LKm之间的结点上。
m个功率开关S1、S2...Sm的栅极分别接各自的控制器，下标为奇数的功率开关S1、S3、...控制信号一致，下标为偶数的功率开关S2、S4、...控制信号一致，且两者相位相差180°。公共箝位模块开关SVT动作根据电容CVT设定电压决定，需大于1-D，其中D为功率开关S1、S2...Sm的占空比。
本发明一种高增益模块化大容量隔离型DC/DC变换器，技术效果如下：
1、输入输出增益高且可调，开关器件电压电流应力低且可调。其中：
输出电压与输入电压的比值为：
开关管电压应力为：
二极管的电压应力为：
输出二极管的电压应力为：
开关管的电流应力为：
二极管的电流应力
其中D为占空比，m为输入相数，n为模块中二极管及电容数量，N为变压器变比。
2、各个模块之间可实现自动均流，控制策略及驱动电路简单。
3、所述箝位电路结构简单，控制独立，不影响原变换器的工作。
附图说明
图1是本发明电路原理总图。
图2是本发明m＝4，n＝2的电路拓扑图。
图3是本发明主开关S1、S2及箝位电路开关SVT的电压电流波形图。
图4是本发明输入输出电压及开关驱动波形图。
图5是本发明电感L1、L2、L3、L4及漏感LK1、LK2、LK3、LK4电流波形图。
图6是本发明电容C21～C42电压波形图。
图7是本发明二极管D21、D31电压电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，实施实例：
如图2所示：一种模块化的4输入相数隔离型DC/DC变换器，它包含4个模块，5个输入相，4个电感L1、L2、L3、L4，4个漏感LK1、LK2、LK3、LK4、，5个功率开关S1、S2、S3、S4、SVT，1个箝位电容CVT，4个变压器，8个电容C0、C1 2、C2 1、C3 1、C4 1、C2 2、C3 2、C4 2，13个二极管D0、D1 2、D2 1、D3 1、D4 1、D2 2、D3 2、D4 2、DVT1、DVT2、DVT3、DVT4、DVT5。
其中，4个模块中：
模块一包括电感L1，功率开关S1，功率开关S1漏源极电容CS1，漏感LK1，隔离变压器T1，二极管D1 2，电容C1 2，电感L1的一端接输入电源的正极，另一端连接二极管DVT2的阳极以及漏感LK1的一端，同时与功率开关S1的漏极相连，功率开关S1的源极接地，漏感LK1的另一端与变压器T1一次侧的一端相连，变压器T1二次侧一端与二极管D2 1的阳极及电容C1 2的另一端相连，同时与滤波电容Co以及负载RL的另一端相连。二极管D1 2的阴极与电容C1 2的一端相连。
模块二包括电感L2，功率开关S2，功率开关S2漏源极电容CS2，漏感LK2，隔离变压器T2，二极管D2 1、D2 2，电容C2 1、C2 2。电感L2的一端接输入电源的正极，另一端连接二极管DVT3的阳极以及漏感LK2的一端，同时与功率开关S2的漏极相连，功率开关S2的源极接地，漏感LK2的另一端与变压器T2一次侧的一端相连，变压器T2二次侧一端与电容C2 1、C2 2的另一端相连。二极管D2 1的阴极与电容C2 1的一端相连，二极管D2 2的阴极与电容C2 2的一端相连。
模块三包括电感L3，功率开关S3，功率开关S3漏源极电容CS3，漏感LK3，隔离变压器T3，二极管D3 1、D3 2，电容C3 1、C3 2。电感L3的一端接输入电源的正极，另一端连接二极管DVT4的阳极以及漏感LK3的一端，同时与功率开关S3的漏极相连，功率开关S3的源极接地，漏感LK3的另一端与变压器T3一次侧的一端相连，变压器T3二次侧一端与电容C3 1、C3 2的另一端相连。二极管D3 1的阴极与电容C3 1的一端相连，二极管D3 2的阴极与电容C3 2的一端相连。
模块四包括电感L4，功率开关S4，功率开关S4漏源极电容CS4，漏感LK4，隔离变压器T4，二极管D4 1、D4 2，电容C4 1、C4 2。电感L4的一端接输入电源的正极，另一端连接二极管DVT5的阳极以及漏感LK4的一端，同时与功率开关S4的漏极相连，功率开关S4的源极接地，漏感LK4的另一端与变压器T4一次侧的一端相连，变压器T4二次侧一端与电容C4 1、C4 2的另一端相连。二极管D4 1的阴极与电容C4 1的一端相连，二极管D4 2的阴极与电容C4 2的一端相连。二极管D4 2的阴极与电容C4 2的一端之间的节点与二极管D0的阳极相连。
模块与模块之间的连接关系为：第一个模块中变压器T1二次侧一端与电容C1 2另一端之间的节点接模块二中二极管D2 1的阳极，第一个模块中二极管D1 2阴极与C1 2一端之间的节点接模块二中二极管D2 2的阳极。
第二个模块中二极管D2 1阴极与C2 1一端之间的节点接模块三中二极管D3 1的阳极，第二个模块中二极管D2 2阴极与C2 2一端之间的节点接模块三中二极管D3 2阳极。
第三个模块中二极管D3 1阴极与电容C3 1一端之间的节点接模块四中二极管D4 1的阳极，第三个模块中二极管D3 2阴极与电容C3 2一端之间的节点接模块四中二极管D4 2的阳极。
第四个模块中二极管D4 1阴极与电容C4 1一端之间的节点接模块一中二极管D1 2的阳极。
负载RL与C0并联，负载RL一端接二极管D0的阴极，另一端接到模块一中压器T1二次侧一端与电容C1 2另一端之间的节点。二极管D0的阳极与二极管D4 2的阴极与电容C4 2的一端之间的节点相连。模块与模块之间的变压器一次侧的另一端接到一起，二次侧的另一端也接在一起。
其中所述箝位电路包括：电感LVT，开关管SVT，二极管DVT1、DVT2、DVT3、DVT4、DVT5，箝位电容CVT。其连接方式为：电感LVT的另一端接电源正极，一端接功率开关STV的源极，功率开关STV的漏极接箝位电容的一端，箝位电容的另一端接二极管DVT1的阳极及电源负极；电感LVT的一端与功率开关源极之间的结点接二极管DVT1的阴极，功率开关SVT的漏极接二极管DVT2的阴极，二极管DVT2的阳极接在电感L1与漏感LK1之间的结点上，功率开关SVT的漏极接二极管DVT3的阴极，二极管DVT3的阳极接在电感L2与漏感LK2之间的结点上，功率开关SVT的漏极接二极管DVT4的阴极，二极管DVT4的阳极接在电感L3与漏感LK3之间的结点上，功率开关SVT的漏极接二极管DVT5的阴极，二极管DVT5的阳极接在电感L4与漏感LK4之间的结点上。
所述4个功率开关S1、S2、S3、S4的栅极分别接各自的控制器，功率开关S1、S3控制信号一致，功率开关S2、S4控制信号一致，且两者相位相差180°。公共箝位模块开关SVT动作根据电容CVT设定电压决定，需大于1-D，其中D为功率开关S1、S2、S3、S4的占空比。
根据功率开关状态的不同，可以将电路分为10种工作状态：
(1)、功率开关S1、S2、S3、S4均导通，此时输入电源通过功率开关S1、功率开关S2、功率开关S3、功率开关S4分别向电感L1、电感L2、电感L3、电感L4充电，箝位电容CVT上电压保持不变，所有二极管均关断。
(2)、控制器控制第一功率开关S1、第三功率开关S3关断，第二功率开关S2和第四功率开关S4导通，电感L2、L4继续充电。一次侧端，电感L1、L3放电，由于漏感LK1、LK3的限制，电流只能先向开关S1的极电容C1和开关S3的极电容C3充电，由于电容C1、C3的存在，限制了开关S1、S3漏源极电压的上升速度。该过程持续到主开关漏源极寄生电容CS1、CS3电压上升至电容C2 1、C4 1的电压u0/8N。
(3)、当主开关漏源极寄生电容CS1、CS3电压上升至电容C2 1、C4 1的电压u0/8N时。二极管D2 1、D2 2、D4 1、D4 2导通，电感L1、L3电流继续为主开关漏源极寄生电容CS1、CS3充电。该过程持续到主开关漏源极寄生电容CS1、CS3上电压上升到箝位电容CVT电压uCVT为止。由于主开关漏源极寄生电容CS1、CS3非常小，该过程在性能分析时可以忽略，可以认为漏感LK1、LK3电流上升的时刻与主开关漏源极寄生电容电压被电容CVT箝位的时刻一致。
这时二极管DVT1、DVT3导通。由于箝位电容CVT相对于主开关漏源极寄生电容CS1、CS3来说很大，因此电感L1、L3的大部分电流将通过二极管DVT1、DVT3流入箝位电容CVT中，电容CVT充电，开关S1、S3的电压被箝位至电容CVT电压。该过程持续到漏感LK1、LK3电流上升至电感L1、L3电流为止。
变压器T1二次侧同名端感生出电流通过D2 1给电容C2 1充电，电容C1 2放电，电流通过二极管D2 2向电容C2 2充电。变压器T3二次侧同名端感生出电流通过二极管D4 1给电容C4 1充电，电容C3 1放电，电流通过二极管D4 2向电容C4 2充电；电容C3 2放电。
(4)、当漏感LK1、LK3电流上升至电感L1、L3电流时，二极管DVT1、DVT3关断，箝位电容CVT充电结束。
(5)、S1、S3开通，此时漏感LK1、LK3端电压反向，为-u0/8n，漏感LK1、LK3电流达到最大值并开始下降。该过程持续到漏感LK1、LK3电流下降至0结束。
(6)、当漏感LK1、LK3电流下降至0时，变压器二次侧所有二极管均关断，功率开关S1、S2、S3、S4均导通，此状态与状态(1)一致。
之后的状态(7)到状态(10)，开关S1、开关S3的开关切换状态与开关S2、开关S4的开关切换状态相似，不再重复说明。
状态(8)与状态(3)类似，二极管D3 1、D3 2、D1 2、D0导通，变压器T2二次侧同名端感生出电流通过D3 1给电容C3 1充电，电容C2 1放电，电流通过二极管D3 2向电容C3 2充电。变压器T4二次侧同名端感生出电流通过二极管D1 2给电容C1 2充电，电容C4 1放电，电流通过二极管D0向电容C0充电；电容C4 2放电。
根据箝位电容CVT的充放电情况，可以将箝位电路分为3种工作状态：
(1)、二极管DVT2、DVT3、DVT4、DVT5任意一个或多个导通时，导通的二极管所对应支路的电感向箝位电容Cvt充电。
(2)、二极管DVT2、DVT3、DVT4、DVT5均关断，公共箝位电路开关SVT断开，此时箝位电容CVT既不充电也不放电。
(3)、公共箝位电路开关SVT导通，电容CVT向电感LVT放电，电感LVT充电，二极管DVT关断。
通过上述分析，180°相移的并联交错控制方式通过四个输入电感分担输入电流，在实现高升压的同时能有效的减小元器件的电流应力，开关损耗。利用公共箝位电路模块，降低变压器漏感引起的开关管漏源极电压尖峰，同时将能量无损的传递到输入电源，提高了输入效率，且该模块与主电路解耦工作，可以独立工作，控制策略简单。
仿真参数：主开关管的开关频率f＝50kHz，主开关占空比D＝0.7。箝位电路开关管开关频率f＝100kHz，占空比D＝0.3，变压器变比N＝1，输入电压uin＝30V，输出电压u0接近800V，额定功率P0＝1200W。可以看出流过4个电感的电流相等，每个模块自动均流，开管关电压被箝位在电容电压。