本發(fā)明涉及可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的軟開關(guān)電路，具體涉及一種可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的無(wú)變壓器諧振型軟開關(guān)電路，保持可重構(gòu)電路中各變換器原有的工作特性，諧振網(wǎng)絡(luò)電路互不影響，變換器主電路中所有功率器件和輔助諧振網(wǎng)絡(luò)中所有功率器件均為的全軟開關(guān)。

背景技術(shù)：

1、針對(duì)新能源場(chǎng)景中電解水制氫系統(tǒng)的制氫電源設(shè)計(jì)，不但要滿足電解槽制氫側(cè)大電流、低紋波等工作特性，同時(shí)要兼顧新能源制氫功率的強(qiáng)波動(dòng)性，電解槽供電的連續(xù)性對(duì)電解槽的使用壽命有影響。因此，用于新能源電解水制氫的dc-dc變換器應(yīng)滿足降壓轉(zhuǎn)換比高、輸出電流紋波低、容錯(cuò)率高、效率高、電磁干擾小、成本低的要求?；谝陨系闹茪潆娫葱枨罂紤]，二次降壓和半二次降壓-升壓可重構(gòu)拓?fù)渥鳛橹茪渥儞Q器適合于新能源制氫場(chǎng)景。

2、為了減少制氫變換器的重量和尺寸，以適應(yīng)高功率密度的技術(shù)需求，需要增加變換器開關(guān)頻率。然而，開關(guān)頻率的增加導(dǎo)致開關(guān)損耗的增加，從而降低了傳統(tǒng)脈沖寬調(diào)制(pwm)開關(guān)模式變換器的傳輸效率。對(duì)于可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器中雖然可重構(gòu)的每種電路只有一個(gè)有源功率開關(guān)管，但是存在3個(gè)功率二極管，在高頻工作條件下，4個(gè)管子的開關(guān)損耗會(huì)顯著增大。因此要提高變換器整體效率可以通過(guò)降低功率器件的開關(guān)損耗。軟開關(guān)技術(shù)是利用在零電壓、零電流條件下控制開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，有效地降低了電路的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲，在電力電子裝置中得到廣泛應(yīng)用。而目前有關(guān)可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的軟開關(guān)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)、資料缺乏。本發(fā)明提出了一種基于可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的諧振型軟開關(guān)電路，使得各變換器中所有功率器件具有軟開關(guān)功能，且導(dǎo)通關(guān)斷全軟開關(guān)能力，pwm調(diào)節(jié)范圍大、寬輸出電壓范圍、高開關(guān)頻率、高功率密度的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、一種可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的無(wú)變壓器諧振型軟開關(guān)電路，其特征在于，包括：直流電壓源、主電路組件、負(fù)載、以及輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組件；

2、其中，輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括：四組電路，分別是兩個(gè)單電容的軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)含有輔助有源開關(guān)的諧振網(wǎng)絡(luò)。主電路前級(jí)第二二極管并聯(lián)的輔助軟開關(guān)電容為輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)1；主電路前級(jí)輸出端并聯(lián)的輔助軟開關(guān)電容，為輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)2；可重構(gòu)電路中二次降壓型主開關(guān)管的輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，為輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3；可重構(gòu)電路中半二次升降壓型主開關(guān)管的輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，為輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4。

3、優(yōu)選地，所述直流電壓源的正極與所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)1的輔助電容第一端連接，主電路前級(jí)第一、第二二極管串聯(lián)的中點(diǎn)與所述輔助開關(guān)網(wǎng)絡(luò)1電容第二端連接。所述直流電源的負(fù)極與所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)2的輔助電容第二端連接，所述主電路二次降壓型/半二次升降壓型的主開關(guān)管的第一端與所述軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)2電容第第一端連接。

4、優(yōu)選地，所述直流電壓源的正極與所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)1輔助軟開關(guān)電容第一端連接，主電路前級(jí)串聯(lián)的第一、第二二極管的中點(diǎn)與所述輔助開關(guān)網(wǎng)絡(luò)1輔助軟開關(guān)電容第二端連接。所述直流電源的負(fù)極與所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)2輔助軟開關(guān)電容第二端連接，所述主電路二次降壓型/半二次升降壓型各主開關(guān)的第一端、前級(jí)儲(chǔ)能電感第二端、所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4-1的第一端與所述軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)2輔助軟開關(guān)電容的第一端連接。

5、優(yōu)選地，所述主電路中二次降壓型主開關(guān)的第二端與所述輔助網(wǎng)絡(luò)組件3的第一端連接，所述主電路中后級(jí)的輸出續(xù)流二極管的陰極與所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組建3的輔助諧振電感第一端連接。所述直流電壓源的負(fù)極與所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3的第二端連接。所述主電路組件的控制端、所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組件3的控制端與控制器連接。

6、優(yōu)選地，所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3組件包括輔助開關(guān)管、第一輔助二極管、第二輔助二極管、諧振電感、以及第一輔助諧振電容、第二輔助諧振電容，其中，所述輔助開關(guān)管的控制端與控制器連接，所述輔助開關(guān)管的第一端與所述第一輔助諧振電容第一端電氣連接，所述輔助開關(guān)管的第二端與所述輔助諧振電感的第二端電氣連接。所述輔助諧振電感的第一端與主電路中主開關(guān)第二端電氣連接。所述第一輔助諧振電容第二端與第二輔助諧振電容的第一端電氣連接，所述第一、第二輔助諧振電容為串聯(lián)，所述第二輔助諧振電容的第二端為輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3的第二端。所述第二輔助二極管與第二輔助諧振電容并聯(lián)，所述第一輔助二極管與第二輔助二極管串聯(lián)，所述第一輔助二極管的陽(yáng)極與第二輔助二極管陰極連接，所述第一輔助二極管的陰極與輔助諧振電感的第一端連接。

7、優(yōu)選地，所述主電路中半二次升降壓型主開關(guān)的第一端與所述輔助網(wǎng)絡(luò)組件4的第一端連接，所述半二次升降壓型主開關(guān)的第二端與所述輔助網(wǎng)絡(luò)4的諧振軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)第二端連接。所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4的限流電感第一端與半二次升降壓型主開關(guān)的第二端連接，所述輔助網(wǎng)絡(luò)4的限流電感第二端與后級(jí)儲(chǔ)能電感的第一端連接。

8、優(yōu)選地，所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4組件包括輔助開關(guān)管、第一輔助二極管、第二輔助二極管、輔助諧振電感、輔助諧振電容，以及限流電感。其中，所述輔助開關(guān)管的控制端與控制器連接。所述輔助諧振電容第一端與主開關(guān)的第一端連接，所述輔助諧振電容的第二端與所述第一輔助二極管的陽(yáng)極連接，所述第一輔助二極管的陰極與主開關(guān)的第二端連接，構(gòu)成軟開關(guān)電路網(wǎng)絡(luò)中的串聯(lián)支路1。所述第二輔助二極管的陰極與主開關(guān)的第一端連接，所述第二輔助二極管的陽(yáng)極與所述輔助諧振電感的第一端連接，輔助諧振電感第二端與主開關(guān)的第二端連接，構(gòu)成軟開關(guān)電路網(wǎng)絡(luò)中的串聯(lián)支路2。所述輔助諧振電容第二端與所述第一輔助二極管的陽(yáng)極鏈接，其連接點(diǎn)為該串聯(lián)支路1的中點(diǎn)；所述第二輔助二極管的陽(yáng)極與所述輔助諧振電感第一端連接，其連接點(diǎn)為該串聯(lián)支路2的中點(diǎn)。所述輔助開關(guān)管的第一端接串聯(lián)支路2的中點(diǎn)，輔助開關(guān)管的第二端接串聯(lián)支路1的中點(diǎn)。所述輔助限流電感的第一端與主開關(guān)管的第二端、所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3中的諧振網(wǎng)絡(luò)組件第二端連接，所述輔助限流電感的第二端與后級(jí)儲(chǔ)能電感的第一端連接。

9、所述主電路組件包括前級(jí)電路和后級(jí)電路，所含元器件有：二次降壓型主開關(guān)、半二次升降壓型主開關(guān)、前級(jí)第一主二極管、前級(jí)第二主二極管、前級(jí)儲(chǔ)能電感、前級(jí)儲(chǔ)能電容，后級(jí)續(xù)流二極管、后級(jí)濾波電感以及濾波電容，各主開關(guān)管將前級(jí)與后級(jí)連接，其中，所述各主開關(guān)管的控制端與控制器連接；

10、所述可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器前級(jí)第一主二極管與前級(jí)第二主二極管串聯(lián)連接，所述前級(jí)第一主二極管的陽(yáng)極與直流電壓源的負(fù)極連接，所述前級(jí)第二主二極管的陰極與直流電壓源的正極連接，所述前級(jí)儲(chǔ)能電感的第一端與前級(jí)第二主二極管的陰極連接，所述前級(jí)儲(chǔ)能電感的第二端與前級(jí)儲(chǔ)能電容的第一端連接，同時(shí)與二次/半二次dc-dc變換器各主開關(guān)管的第一端連接，所述前級(jí)儲(chǔ)能電容的第二端與串聯(lián)的前級(jí)第一主二極管、前級(jí)第二主二極管中點(diǎn)連接。所述后級(jí)續(xù)流二極管的陰極與輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3組件諧振電感的第二端連接，同時(shí)與后級(jí)濾波電感的第一端連接，后級(jí)濾波電感第二端與后級(jí)濾波電容第一端連接，后級(jí)濾波電容第二端與后級(jí)續(xù)流二極管的陽(yáng)極、直流電壓源的負(fù)極連接。負(fù)載與后級(jí)濾波電容并聯(lián)。

11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的諧振型軟開關(guān)電路，其特征在于，所述輔助開關(guān)管為nmos管或者igbt管，所述輔助開關(guān)管的控制端為nmos管或者igbt管的柵極，所述輔助開關(guān)管的第一端為nmos管的漏極或者igbt管的集電極，所述輔助開關(guān)管的第二端為nmos管的源極或者igbt管的發(fā)射極。

12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的諧振型軟開關(guān)電路，其特征在于，所述主開關(guān)管為nmos管或者igbt管，所述主開關(guān)管的控制端為nmos管或者igbt管的柵極，所述主開關(guān)管的第一端為nmos管的漏極或者igbt管的集電極，所述主開關(guān)管的第二端為nmos管的源極或者igbt管的發(fā)射極。

13、一種可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的諧振型軟開關(guān)電路，其特征在于，包括控制器及如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器的諧振型軟開關(guān)電路，所述主電路組件的控制端、所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組件的控制端與所述控制器的輸出端電氣連接；

14、其中，可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器工作在二次降壓模式下，所述控制器配置為控制所述二次降壓主開關(guān)管和所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3中輔助開關(guān)管的開通、關(guān)斷工作，在所述二次降壓主開關(guān)管開通之后，待所述該主開關(guān)管的零電流導(dǎo)通后，通過(guò)輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3中輔助軟開關(guān)為零電壓關(guān)斷創(chuàng)造條件，在控制該主開關(guān)管零電壓關(guān)斷后，所述該輔助開關(guān)管后開通，所述輔助開關(guān)管零電流導(dǎo)通，待輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)3中輔助諧振電容放電到零后，待流過(guò)所述該輔助開關(guān)管的電流為零后，關(guān)閉所述該輔助開關(guān)管，所述輔助開關(guān)管為零電流關(guān)斷。半二次升降壓模式下運(yùn)行，不受輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組件4的影響。

15、其中，可重構(gòu)二次/半二次dc-dc變換器工作在半二次升降壓模式下，所述控制器配置為控制所述半二次升降壓所述主開關(guān)管和輔助開關(guān)管的開關(guān)工作，在所述半二次升降壓中主開關(guān)管開通與所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4中輔助開關(guān)管同時(shí)開通，待所述該主開關(guān)管與所述該輔助開關(guān)管均為零電流導(dǎo)通后，待所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4中輔助諧振電容存儲(chǔ)的電能通過(guò)諧振傳送到所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4中輔助諧振電感，為零電壓關(guān)斷創(chuàng)造條件，在控制所述該主開關(guān)管與所述該輔助開關(guān)管均為零電壓關(guān)斷后，待所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4中輔助諧振電感存儲(chǔ)的電能通過(guò)諧振傳送到所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)4中輔助諧振電容，為零電壓-零電流關(guān)斷創(chuàng)造條件。在整個(gè)開關(guān)周期中，所述二次升降壓主電路中的全部二極管及主開關(guān)管，以及所述輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組件4中的全部輔助二極管和輔助開關(guān)管均為軟開關(guān)，整體電路通過(guò)控制所述主開關(guān)管的占空比調(diào)節(jié)輸出電壓大小。半二次升降壓模式下運(yùn)行，不受輔助軟開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組件4的影響。