分布式变压器及其应用电路转让专利
申请号 : CN202110143846.0
文献号 : CN112908653B
文献日 : 2021-11-09
发明人 : 陈怡 , 胡进 , 杜树旺 , 应亚萍
申请人 : 浙江工业大学之江学院
摘要 :
权利要求 :
1.一种分布式变压器,其特征在于:包括原边2个端口、副边2个端口、n个变压器、n+1个电流流入支路和n+1个电流流出支路,n为大于1的整数,第j变压器原边的一端与第j变压器副边的一端为同名端,j的取值范围为1至n‑1,第n变压器原边的一端与第n变压器副边的一端为同名端,所述分布式变压器原边的第1端口与第1变压器原边的一端相连,所述分布式变压器原边的第2端口与第n变压器原边的另一端相连,所述分布式变压器副边的第1端口同时与第1电流流入支路至第n+1电流流入支路的电流输入端相连,所述分布式变压器副边的第2端口同时与第1电流流出支路至第n+1电流流出支路的电流输出端相连,第j变压器原边的另一端与第j+1变压器原边的一端相连,第j变压器副边的另一端与第j+1变压器副边的一端相连,第j变压器副边的一端同时与第j电流流入支路的电流输出端以及第j电流流出支路的电流输入端相连,第j变压器副边的另一端同时与第j+1电流流入支路的电流输出端以及第j+1电流流出支路的电流输入端相连,第n变压器副边的一端同时与第n电流流入支路的电流输出端以及第n电流流出支路的电流输入端相连,第n变压器副边的另一端同时与第n+1电流流入支路的电流输出端以及第n+1电流流出支路的电流输入端相连。
2.如权利要求1所述的分布式变压器,其特征在于:所述第1电流流入支路至第n+1电流流入支路之一包括二极管,或者二极管和电阻的串联组合,或者二极管和电感的串联组合。
3.如权利要求1或2所述的分布式变压器,其特征在于:所述第1电流流出支路至第n+1电流流出支路之一包括二极管,或者二极管和电阻的串联组合,或者二极管和电感的串联组合。
4.一种分布式变压器的应用电路,其特征在于:所述分布式变压器的应用电路包括如权利要求1所述的分布式变压器、缓冲支路、开关器件和电容,所述分布式变压器原边的第1端口同时与直流电压源的正端以及缓冲电路的一端相连,所述分布式变压器原边的第2端口同时与缓冲电路的另一端以及开关器件的一端相连,开关器件的另一端与直流电压源的负端相连,所述分布式变压器副边的第1端口同时与电容的一端以及负载的一端相连,所述分布式变压器副边的第2端口同时与电容的另一端以及负载的另一端相连。
5.如权利要求4所述的分布式变压器的应用电路,其特征在于:所述第1电流流入支路至第n电流流入支路之一包括二极管,第n+1电流流入支路包括二极管和电阻的串联组合,第1电流流出支路包括二极管和电阻的串联组合,第2电流流出支路至第n+1电流流出支路之一包括二极管。
6.如权利要求4所述的分布式变压器的应用电路,其特征在于:所述第1电流流入支路至第n电流流入支路之一包括二极管,第n+1电流流入支路包括二极管和电感的串联组合,第1电流流出支路包括二极管和电感的串联组合,第2电流流出支路至第n+1电流流出支路之一包括二极管。
7.一种分布式变压器的应用电路,其特征在于:所述分布式变压器的应用电路包括如权利要求1所述的分布式变压器、限流支路和电容,所述分布式变压器原边的第1端口与交流电压源的一端相连,所述分布式变压器原边的第2端口与限流支路的一端相连,限流支路的另一端与交流电压源的另一端相连,所述分布式变压器副边的第2端口同时与电容的一端以及负载的一端相连,所述分布式变压器副边的第2端口同时与电容的另一端以及负载的另一端相连。
8.如权利要求7所述的分布式变压器的应用电路,其特征在于:所述第1电流流入支路至第n+1电流流入支路之一包括二极管,第1电流流出支路至第n+1电流流出支路之一包括二极管。
9.如权利要求7所述的分布式变压器的应用电路,其特征在于:所述限流支路包括电感或电阻。
说明书 :
分布式变压器及其应用电路
技术领域
背景技术
绝缘耐压和散热的要求,导致其制造难度大。发展分布式变压器,在特殊应用场合使用分布
式变压器代替集中式变压器,可克服现有集中式变压器制造难度大的缺陷。
发明内容
压器副边的一端为同名端,j的取值范围为1至n‑1,第n变压器原边的一端与第n变压器副边
的一端为同名端,所述分布式变压器原边的第1端口与第1变压器原边的一端相连,所述分
布式变压器原边的第2端口与第n变压器原边的另一端相连,所述分布式变压器副边的第1
端口同时与第1电流流入支路至第n+1电流流入支路的电流输入端相连,所述分布式变压器
副边的第2端口同时与第1电流流出支路至第n+1电流流出支路的电流输出端相连,第j变压
器原边的另一端与第j+1变压器原边的一端相连,第j变压器副边的另一端与第j+1变压器
副边的一端相连,第j变压器副边的一端同时与第j电流流入支路的电流输出端以及第j电
流流出支路的电流输入端相连,第j变压器副边的另一端同时与第j+1电流流入支路的电流
输出端以及第j+1电流流出支路的电流输入端相连,第n变压器副边的一端同时与第n电流
流入支路的电流输出端以及第n电流流出支路的电流输入端相连,第n变压器副边的另一端
同时与第n+1电流流入支路的电流输出端以及第n+1电流流出支路的电流输入端相连。
流出支路之一包括二极管,或者二极管和电阻的串联组合,或者二极管和电感的串联组合。
路的一端相连,所述分布式变压器原边的第2端口同时与缓冲电路的另一端以及开关器件
的一端相连,开关器件的另一端与直流电压源的负端相连,所述分布式变压器副边的第1端
口同时与电容的一端以及负载的一端相连,所述分布式变压器副边的第2端口同时与电容
的另一端以及负载的另一端相连。
合,第2电流流出支路至第n+1电流流出支路之一包括二极管。
合,第2电流流出支路至第n+1电流流出支路之一包括二极管。
原边的第2端口与限流支路的一端相连,限流支路的另一端与交流电压源的另一端相连,所
述分布式变压器副边的第1端口同时与电容的一端以及负载的一端相连,所述分布式变压
器副边的第2端口同时与电容的另一端以及负载的另一端相连。
路,对各“小”变压器间的不一致电流进行“疏导”。由多个独立“小”变压器与若干具有单向
导电性的电流流入支路和电流流出支路共同构成的分布式变压器,具有制造难度低的特
点。此外,该分布式变压器适应性好,应用电路种类多。
附图说明
具体实施方式
定细节。然而,本领域普通技术人员可以理解,这些特定细节并非为实施本发明所必需。此
外,在一些实施例中,为了避免混淆本发明,未对公知的电路、材料或方法做具体描述。
因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”
或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和/或子组合将特定
的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理
解,在此提供的附图均是为了说明的目的,其中相同的附图标记指示相同的元件。应当理
解,当称元件“连接到”或“耦接”到另一元件时,它可以是直接连接或耦接到另一元件,或者
可以存在中间元件。
边的一端为同名端,j的取值范围为1至n‑1,第n变压器原边的一端与第n变压器副边的一端
为同名端。所述分布式变压器原边的第1端口与第1变压器原边的一端相连,所述分布式变
压器原边的第2端口与第n变压器原边的另一端相连,所述分布式变压器副边的第1端口同
时与第1电流流入支路至第n+1电流流入支路的电流输入端相连,所述分布式变压器的副边
第2端口同时与第1电流流出支路至第n+1电流流出支路的电流输出端相连。第j变压器原边
的另一端与第j+1变压器原边的一端相连,第j变压器副边的另一端与第j+1变压器副边的
一端相连,第j变压器副边的一端同时与第j电流流入支路的电流输出端以及第j电流流出
支路的电流输入端相连,第j变压器副边的另一端同时与第j+1电流流入支路的电流输出端
以及第j+1电流流出支路的电流输入端相连,第n变压器副边的一端同时与第n电流流入支
路的电流输出端以及第n电流流出支路的电流输入端相连,第n变压器副边的另一端同时与
第n+1电流流入支路的电流输出端以及第n+1电流流出支路的电流输入端相连。
时,第1电流流入支路导通。当isn<0时,第n+1电流流入支路导通;当isn>0时,第n+1电流流
出支路导通。
流流出支路流出,实现节点处的电流平衡;若isj
流入支路的电流输出端相连,k的取值范围为1至n+1。
阻Rbk的另一端与第k电流流入支路的电流输入端相连,二极管Dbk的阴极与第k电流流入支
路的电流输出端相连,k的取值范围为1至n+1。
感Lck的另一端与第k电流流入支路的电流输入端相连,二极管Dck的阴极与第k电流流入支
路的电流输出端相连,k的取值范围为1至n+1。
流出支路的电流输出端相连,k的取值范围为1至n+1。
输入端相连,二极管Dek的阴极与电阻Rek的一端相连,电阻Rek的另一端与第k电流流出支
路的电流输出端相连,k的取值范围为1至n+1。
输入端相连,二极管Dfk的阴极与电感Lfk的一端相连,电感Lfk的另一端与第k电流流出支
路的电流输出端相连,k的取值范围为1至n+1。
冲电路的一端相连,所述分布式变压器原边的第2端口同时与缓冲电路的另一端以及开关
器件的一端相连,开关器件的另一端与直流电压源的负端相连,所述分布式变压器副边的
第1端口同时与电容的一端以及负载的一端相连,所述分布式变压器副边的第2端口同时与
电容的另一端以及负载的另一端相连。
阻Re1的串联组合,第2电流流出支路至第n+1电流流出支路分别包括二极管Dd2至Ddn+1。
流电压源电压为Vi,流入Tr1和Tr2原边一端的电流同为ip,而流入变压器Tr1和Tr2副边一
端的电流分别为is1和is2。
3电流流出支路的导通/截止状态具体视电流is1和is2的大小而定。
第2电流流入支路截止。若is2>is1,第2电流流入支路导通,第2电流流出支路截止。若is1=
is2,第2电流流入支路和第2电流流出支路均截止。
可得如图9所示的稳态仿真波形图。由图8和图9可知,仿真结果和工作原理分析一致。当is2
>is1>0时,电流is2‑is1会通过导通的第2电流流入支路流入;当is2=is1>0时,第2电流流
入支路截止。
可得如图10所示的稳态仿真波形图。由图8和图10可知,仿真结果和工作原理分析一致。当
is1>is2>0时,电流is1‑is2会通过导通的第2电流流出支路流出;当is1=is2>0时,第2电流
流出支路截止。
括二极管Df1和电感Lf1的串联组合,第2电流流出支路至第n+1电流流出支路分别包括二极
管Dd2至Ddn+1。
Lms2,直流电压源电压为Vi,流入Tr1和Tr2原边一端的电流同为ip,流入Tr1和Tr2副边一端
的电流分别为is1和is2,流过电感Lf1和Lc3的电流分别为iLf1和iLc3。
感Lf1和Lc3充磁,电流iLf1和iLc3均增加,为电容和负载提供电能,第2电流流入支路和第2
电流流出支路的导通/截止状态具体视电流is1和is2的大小而定。若is2
具体视电流iLf1的大小而定,第3电流流入支路的导通/截止状态具体视电流iLc3的大小而
定,第1电流流入支路、第2电流流入支路、第2电流流出支路和第3电流流出支路的导通/截
止状态具体视电流is1、is2、iLf1和iLc3的大小而定。
支路导通;当is1=0且iLf1=0,第1电流流入支路截止。当is2>0或iLf2>0,第3电流流出支
路导通;当is2=0且iLf2=0,第3电流流出支路截止。若is1>is2,第2电流流出支路导通,第
2电流流入支路截止。若is2>is1,第2电流流入支路导通,第2电流流出支路截止。若is1=
is2,第2电流流入支路和第2电流流出支路均截止。
负载为10kΩ。仿真可得如图12所示的稳态仿真波形图。由图11和图12可知,仿真结果和工
作原理分析一致。当is2
负载为10kΩ。仿真可得如图13所示的稳态仿真波形图。由图11和图13可知,仿真结果和工
作原理分析一致。当is1
压器原边的第2端口与限流支路的一端相连,限流支路的另一端与交流电压源的另一端相
连,所述分布式变压器副边的第1端口同时与电容的一端以及负载的一端相连,所述分布式
变压器副边的第2端口同时与电容的另一端以及负载的另一端相连。
流出支路至第n+1电流流出支路中的二极管除了具有单向导电功能外,还具有电压钳位功
能。
Lms2,交流电压源采用三电平脉冲电压源vac(包含正电压Vi、零电压和负电压‑Vi),流入
Tr1和Tr2原边一端的电流同为ip,而流入Tr1和Tr2副边一端的电流分别为is1和is2。再令
限流支路为一电感,实施例4的工作状态将类似于一种整流的状态。
小,电流is1和is2反向减小或减小。当vac=‑Vi<0时,限流支路中的电感以及Lmp1和Lmp2反
向充磁,电流ip反向增加,电流is1和is2增加。
流流入支路导通;若is2=0,第3电流流入支路和第3电流流出支路均截止。若is1>is2,第2
电流流出支路导通。若is1
感为100μH,负载为10kΩ。仿真可得如图15所示的稳态仿真波形图。由图14和图15可知,仿
真结果和工作原理分析一致。当is1>is2时,电流is1‑is2会通过导通的第2电流流出支路流
出;当is1
术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。