本发明专利技术涉及一种双模式DC-DC转换器。双模式DC-DC转换器具有第一桥转换器和第二桥转换器，它们经由变压器、与变压器的每个线圈串联的电容器、以及电感器进行连接，其中每个桥转换器包括在控制器的控制之下工作的多个开关。在对双模式DC-DC转换器进行操作的方法中，在第一工作模式中，对所述多个开关的切换进行控制，以将DC电功率从第一桥转换器传输至第二桥转换器或者反向传输。在第二工作模式中，使每个桥转换器的一个开关保持为闭合状态并且使每个桥转换器的一个开关保持为开路状态，同时对第一桥转换器和第二桥转换器的所述多个开关中的其他开关的切换进行控制，以将DC电功率从第一桥转换器传输至第二桥转换器或者反向传输。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及DC-DC转换器，并且更具体地，设及可工作在高功率工作模式W及低 功率工作模式中的DC-DC转换器。
技术介绍
在诸如自动旅客运输器（automated people mover)之类的交通工具中，一个交通 工具可包括被配置为沿轨道行进的车轮。所述车轮可W是有髓车轮，或者在所述轨道包括 铁轨时，所述车轮可W是被设计为沿所述铁轨行进的传统铁轨车轮。在运种旅客运输器中， 期望运种交通工具的高压交流电系统化VAC)系统可在电网故障后利用电池能量工作30分 钟W上。为了实现运一目标，通常采用DC-DC转换器W将电网上提供的高电压（例如，750 伏DC)转换为可在交通工具的内部系统（例如顶部照明系统、控制系统等）中使用的低电 压（例如，100伏DC)。 在正常工作模式中，转换器工作在降压（step-down)模式，W利用可经电网获得 的高电压（例如，750伏DC)对低电压DC电池（例如，100伏DC电池）的电压进行充电并 使其保持不变。 在紧急模式中，期望所述DC-DC转换器工作在升压（step-up)模式，来将低电压 (110VDC)升压到高电压（750VDC) W馈送至HVAC系统。 阳0化]在另一示例中，期望能够利用低电压电池中存储的电能而使交通工具向维护设施 移动或者从维护设施移开。针对运种情况，再次需要DC-DC转换器工作在升压模式，来将低 电压能量（110VDC)转换为高电压能量（750VDC) W馈送至推进系统。 在升压模式中使用DC-DC转换器即为高功率操作。因此，期望在升压操作中具有 较高的转换效率，W避免浪费宝贵的能量。与此相反，降压操作可为高功率（当电池为空且 必须迅速充电时）或低功率（当电池还未全部充满时）。 到目前为止，标准的单模式双向转换器在低功率操作时具有较低的效率，而所述 低功率操作占据了大部分时间。因此，期望在不添加有源组件或无源组件并且在高功率操 作中没有任何修改也没有额外成本的情况下，提高双向DC-DC转换器的低功率效率。
技术实现思路
本文公开了一种双模式DC-DC转换器，其包括：第一桥转换器，其具有串联的第一 开关和第二开关、串联的第Ξ开关和第四开关，并且串联的第一开关和第二开关W并联方 式连接至串联的第Ξ开关和第四开关；第二桥转换器，其具有串联的第五开关和第六开关、 串联的第屯开关和第八开关，并且串联的第五开关和第六开关W并联方式连接至串联的第 屯开关和第八开关；变压器，其包括第一线圈，所述第一线圈具有连接至串联的第一开关和 第二开关之间的第一节点的第一端W及连接至串联的第Ξ开关和第四开关之间的第二节 点的第二端，所述变压器还包括第二线圈，所述第二线圈具有连接至串联的第五开关和第 六开关之间的第Ξ节点的第一端W及连接至串联的第屯开关和第八开关之间的第四节点 的第二端；电感器，其与所述线圈中的一个线圈串联；w及控制器，其中所述控制器能工作 在第一模式中，从而使得全部八个开关进行切换操作，W将DC电功率从第一桥转换器传输 至第二桥转换器或者从第二桥转换器传输至第一桥转换器，其中所述控制器还能工作在第 二模式中，从而使得第一开关、第二开关、第五开关和第六开关进行切换操作，W将DC电功 率从第一桥转换器传输至第二桥转换器或者从第二桥转换器传输至第一桥转换器，同时第 Ξ开关和第屯开关保持在断开状态且第四开关和第八开关保持在导通状态。 所述双模式DC-DC转换器可包括：第一电压源，其W并联方式跨接在串联的第一 开关和第二开关的两端，所述串联的第一开关和第二开关W并联方式与串联的第Ξ开关和 第四开关连接；W及第二电压源，其W并联方式跨接在串联的第五开关和第六开关的两端， 所述串联的第五开关和第六开关W并联方式与串联的第屯开关和第八开关连接，其中所述 第二电压源的电压比所述第一电压源的电压的5倍大。 所述双模式DC-DC转换器可包括W并联方式与第一电压源和第二电压源连接的 第一电容器和第二电容器。 所述双模式DC-DC转换器可包括：与所述变压器的第一线圈串联的第一电容器； W及与所述变压器的第二线圈串联的第二电容器。所述第一电容器可串联于所述第一节点 与所述第一线圈的第一端之间；并且所述第二电容器可串联于所述第Ξ节点与所述第二线 圈的第一端之间。 每个开关可包括半导体晶体管。每个开关还可包括与所述半导体晶体管并联的二 极管。 每个开关可在开路状态与闭合状态之间选择性地切换。 与所述一个线圈串联的所述电感器可由所述一个线圈的自感、分离电感器或它们 的一些组合提供。 本文还公开了 一种对双模式DC-DC转换器进行操作的方法，所述双模式DC-DC转 换器具有第一桥转换器和第二桥转换器，第一桥转换器和第二桥转换器经由变压器的第一 线圈和第二线圈、与每个变压器线圈串联的电容器、W及电感器进行连接，其中每个桥转换 器包括在控制器的控制之下工作的多个开关，所述方法包括步骤：(a)在第一工作模式中， 对所述多个开关的切换进行控制，W将DC电功率从所述第一桥转换器传输至所述第二桥 转换器或者从所述第二桥转换器传输至所述第一桥转换器；W及（b)在第二工作模式中， 使每个桥转换器的一个开关保持在闭合状态并使每个桥转换器的一个开关保持在开路状 态，同时对所述第一桥转换器和所述第二桥转换器的所述多个开关中的其他开关的切换进 行控制，W将DC电功率从所述第一桥转换器传输至所述第二桥转换器或者从所述第二桥 转换器传输至所述第一桥转换器。 所述变压器可具有连接至第一桥转换器和第二桥转换器的第一线圈和第二线圈。 在所述DC-DC转换器在步骤（a)中的操作期间，可使所述多个开关进行切换，从而使得DC 电流在所述变压器的每个线圈中选择性地W第一方向和第二方向流动。在所述DC-DC转换 器在步骤化）中的操作期间，可使所述多个开关中的其他开关进行切换，从而使得DC电流 在所述变压器的每个线圈中仅W单个方向流动。 所述第一桥转换器可包括串联的第一开关和第二开关、串联的第Ξ开关和第四开 关，并且所述串联的第一开关和第二开关W并联方式连接至所述串联的第Ξ开关和第四开 关，第一变压器线圈的第一端连接至第一开关和第二开关之间的节点，并且所述第一变压 器线圈的第二端连接至第Ξ开关和第四开关之间的节点。所述第二桥转换器可包括串联的 第五开关和第六开关、串联的第屯开关和第八开关，并且所述串联的第五开关和第六开关 W并联方式连接至所述串联的第屯开关和第八开关，第二变压器线圈的第一端连接至第五 开关和第六开关之间的节点，并且所述第二变压器线圈的第二端连接至第屯开关和第八开 关之间的节点。 所述步骤（a)可包括步骤：在使第二开关、第Ξ开关、第六开关和第屯开关开路的 同时使得第一开关、第四开关、第五开关和第八开关闭合，从而使电流在每个变压器线圈中 W第一方向流动。所述步骤（a)还可包括步骤：在使第一开关、第四开关、第五开关和第八 开关开路的同时使得第二开关、第Ξ开关、第六开关和第屯开关闭合，从而使电流在每个变 压器线圈中W第二方向流动。 所述步骤（b)可包括使第Ξ开关和第屯开关始终开路且使第四开关和第八开关 始终闭合的步骤。所述步骤化）还可包括步骤：使得第一开关和第五开关闭合且使第二开 关和第六开关开路，从而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双模式DC‑DC转换器，包括：第一桥转换器，其具有串联的第一开关和第二开关、串联的第三开关和第四开关，并且所述串联的第一开关和第二开关以并联方式连接至所述串联的第三开关和第四开关；第二桥转换器，其具有串联的第五开关和第六开关、串联的第七开关和第八开关，并且所述串联的第五开关和第六开关以并联方式连接至所述串联的第七开关和第八开关；变压器，其包括第一线圈，所述第一线圈具有连接至所述串联的第一开关和第二开关之间的第一节点的第一端以及连接至所述串联的第三开关和第四开关之间的第二节点的第二端，所述变压器还包括第二线圈，所述第二线圈具有连接至所述串联的第五开关和第六开关之间的第三节点的第一端以及连接至所述串联的第七开关和第八开关之间的第四节点的第二端；电感器，其与所述线圈中的一个线圈串联；以及控制器，其中所述控制器能工作在第一模式中，从而使得全部八个开关进行切换操作，以将DC电功率从所述第一桥转换器传输至所述第二桥转换器或者从所述第二桥转换器传输至所述第一桥转换器，其中所述控制器还能工作在第二模式中，从而使得所述第一开关、所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关进行切换操作，以将DC电功率从所述第一桥转换器传输至所述第二桥转换器或者从所述第二桥转换器传输至所述第一桥转换器，同时所述第三开关和所述第七开关保持在断开状态且所述第四开关和所述第八开关保持在导通状态。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿里礼萨·萨法伊，康拉德·沃罗诺维奇，
申请(专利权)人：勃姆巴迪尔运输有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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