高频变压器传递低频电功率技术的研究

摘要：提出了一种新的DC/AC功率传输电路拓扑结构，用逐个脉冲磁复位技术，使高频变压器能够承受经过低频AC或音频信号调制的高频SPWM脉冲列，完成低频电功率的传递任务。试验及仿真结果证明了其可行性。关键词：高频变压器；传递；低频功率

图1典型高频逆变电路结构

1引言

高频开关技术的发展，使工频变压器从许多领域中退了出来，但是在需要隔离的不间断电源、数码线性功率放大器、要求输出低频正弦波的DC/AC变换器等许多领域中，为了隔离或变换电压的需要，不得不保留了低频变压器。 为了克服低频变压器笨重、体积大等缺点，随着高频开关技术的不断成熟，使去掉低频变压器成为可能。图1所示为一种比较典型的电路结构[1][2]。

由图1可知，该电路结构中两次使用了逆变器，一次是为了获得高频，以便利用高频变压器进行变压和隔离，第二次是为了获得工频正弦交流电压。由于多用了一级功率逆变器，因此增加了功率损耗。本文提出了一种新型的用高频变压器传递低频功率的方法，可以直接利用高频变压器同时完成变压、隔离、传递功率的任务，不需要增加一级功率逆变器。从而简化了结构，减小了体积和重量，提高了效率，为实现电力电子设备的高频、高效、高功率密度创造了条件。该电路结构如图2所示。

2电路工作原理

2.1系统组成

如图3所示，该系统由双组合式单端反激变换器、双向高频整流器、高频滤波和控制部分组成。双组合式单端反激变换器实质上是共用一个变压器磁芯和副边的两个单端反激变换器，在控制信号vc的正

图2带逐个脉冲磁复位的逆变器电路结构

高频变压器传递低频电功率技术的研究

图3系统组成框图

图5带复位绕组的单端反激变换器

图6新型DC/AC功率传输电路拓扑

负半周分别受vg1、vg2的控制进行斩波运行，完成变压、隔离、传递功率的任务。双向高频整流器用两个场效应管代替一般的反激变换器中副边的二极管。两个场效应管分别受vg3、vg4的控制在低频信号的正负半周分时导通，并相互与对方体内的寄生二极管构成通路实现双向高频整流。双向高频整流后得到一列双向脉冲，该列脉冲的包络线与控制信号vc波形相似，频率相同，幅度不同，经高频滤波后，得到与vc同频率的输出电压。控制部分产生与低频控制信号vc同频率的，相位互差（Tc为vc波形的周期）的双列单极性SPWM高频脉冲vg1、vg2和双列低频开关脉冲vg3、vg4，分别控制双组合式单端反激变换器和双向高频整流器，并通过输出电压实时反馈方式，改变SPWM高频脉冲列的调幅深度ma来实现变换器对输出电压的调节。