一种隔离型双向DC-DC变换装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隔离型双向DC‑DC变换装置及其控制方法，包括主体模块、升降压模块和软开关模块；所述主体模块用于完成电源的能量双向变换和传递；所述升降压模块用于对所述主体模块的输出电压进行升降压处理；所述软开关模块用于控制所述升降压模块的零电流开通和零电压关断。通过所述软开关模块对所述开关管Q9、Q10、Q11起到谐振作用，实现所述开关管Q9、Q10、Q11的零电流开通和零电压关断，可大大地减少开关损耗，节能环保，减少器件功率损耗；可实现能量双向变换和传递，并且有效过滤噪声，能量输出稳定，功率损耗低，大大地提高变换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及DC-DC变换装置领域，尤其涉及一种隔离型双向DC-DC变换装置及其控制方法。
技术介绍
在UPS(不间断电源)、电动车、航空电源等领域，双向DC-DC电源的应用越来越广泛，具有成本低、重量轻等优势。DC-DC变换装置通过升压、降压等方式将一种直流电压转换为另一种直流电压，而双向DC-DC变换装置还可实现能量的双向流动。按结构来说，双向DC-DC变换装置可分为隔离型和非隔离型，隔离型的是用变压器将输入侧和输出侧进行电气隔离，能量通过磁化传递到输出侧，而非隔离型的是通过开关管直接完成输入侧和输出侧之间的能量传递。现有的双向DC-DC变换装置均为硬开关电路，由于实际应用中双向DC-DC变换装置的开关器件长期处于开关频率较高的状态下，因此现有的双向DC-DC变换装置的开关损耗非常大，浪费能源；而且，二极管在开关频率较高的状态下，存在上一个脉冲走后未能完全反向关断则下一个脉冲又来的情况，此时二极管就会在正、反向都可导通，失去了开关作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种通过软开关技术大大地降低开关损耗，并且有效过滤噪声，能量输出稳定，电压变换效率高的隔离型双向DC-DC变换装置及其控制方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种隔离型双向DC-DC变换装置，包括主体模块、升降压模块和软开关模块；所述主体模块用于完成电源的能量双向变换和传递；所述升降压模块用于对所述主体模块的输出电压进行升降压处理；所述软开关模块用于控制所述升降压模块的零电流开通和零电压关断；所述软开关模块包括电容Cr1、Cr2、电感Lr、开关管Q11和二极管D11、D12、D13，所述电感Lr的一端、电容Cr1的一端，电容Cr2的一端和二极管D11的正极均与所述开关管Q11的源极电连接，所述电容Cr2的另一端、二极管D11的负极和二极管D13的负极均与所述开关管Q11的漏极电连接，所述二极管D12的正极和所述电感Lr的另一端电连接，所述二极管D12的负极、二极管D13的正极和所述电容Cr1的另一端电连接。优选地，所述升降压模块包括电感L1、继电器KM、开关管Q9、Q10、二极管D9、D10和电容C1、C2；所述电感L1的一端和所述电容C1电连接，所述电感L1的另一端和继电器KM的触片电连接，所述继电器KM的第一触点A和所述电感Lr的一端电连接，所述继电器KM的第二触点B和所述电感Lr的另一端电连接，所述电容C2的一端和所述开关管Q11的漏极电连接，所述电容C1的另一端和所述电容C2的另一端电连接；所述开关管Q9的漏极、二极管D9的负极和所述电感L1的另一端电连接，所述开关管Q10的漏极、二极管D10的负极和所述电感Lr的另一端电连接，所述开关管Q9的源极、二极管D9的正极、开关管Q10的源极和二极管D10的正极均与所述电容C2的另一端电连接。优选地，所述主体模块包括蓄电池Bat、变压器T1、第一桥式变流电路、第二桥式变流电路,所述蓄电池Bat通过所述第一桥式变流电路和变压器T1的第一绕组N1电连接，所述电容C1通过所述第二桥式变流电路和变压器T1的第二绕组N2电连接。优选地，所述第一桥式变流电路包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4和二极管D1、D2、D3、D4，所述开关管Q1的漏极、开关管Q3的漏极、二极管D1的负极和二极管D3的负极均与所述蓄电池Bat的正极电连接，所述开关管Q2的源极、开关管Q4的源极、二极管D2的正极和二极管D4的正极均与所述蓄电池Bat的负极电连接，所述开关管Q1的源极、开关管Q2的漏极、二极管D1的正极和二极管D2的负极均与所述变压器T1的第一绕组N1的一端电连接，所述开关管Q3的源极、开关管Q4的漏极、二极管D3的正极和二极管D4的负极均与所述变压器T1的第一绕组N1的另一端电连接。优选地，所述第二桥式变流电路包括开关管Q5、Q6、Q7、Q8和二极管D5、D6、D7、D8，所述开关管Q5的漏极、开关管Q7的漏极、二极管D5的负极和二极管D7的负极均与所述电容C1的一端电连接，所述开关管Q6的源极、开关管Q8的源极、二极管D6的正极和二极管D8的正极均与所述电容C1的另一端电连接，所述开关管Q5的源极、开关管Q6的漏极、二极管D5的正极和二极管D6的负极均与所述变压器T1的第二绕组N2的一端电连接，所述开关管Q7的源极、开关管Q8的漏极、二极管D7的正极和二极管D8的负极均与所述变压器T1的第二绕组N2的另一端电连接。优选地，所述第二桥式变流电路还包括电感L2，所述电感L2的一端和所述变压器T1的第二绕组N2的另一端电连接，所述电感L2的另一端和所述开关管Q8的漏极电连接。优选地，所述隔离型双向DC-DC变换装置的控制方法，包括蓄电池充电方法：步骤A1,电容C2外接电源，继电器KM的触片打向第二触点B，导通开关管Q11，关断开关管Q9、Q10，从而在电容C2上的电量通过开关管Q11、电感L1和电感Lr输送给电容C1，并且经过电感L1、Lr的电流增加；步骤A2，关断开关管Q11，从而在电感L1的电量输送给电容C1；步骤A3，导通开关管Q5、Q8，关断开关管Q6、Q7，从而在电容C1的电量通过开关管Q5、Q8输送给变压器T1的第二绕组N2，使变压器T1的第二绕组N2被激励，变压器T1的第一绕组N1感应出正电压，在变压器T1的电量通过二极管D1、D4输送给蓄电池Bat；步骤A4，关断开关管Q5、Q8，导通开关管Q6、Q7，从而在电容C1的电量通过开关管Q6、Q7输送给变压器T1的第二绕组N2，使变压器T1的第二绕组N2被消磁，变压器T1的第一绕组N1感应出负电压，在变压器T1的电量通过二极管D2、D3输送给蓄电池Bat。优选地，还包括蓄电池放电方法：步骤B1，电容C2外接负载，导通开关管Q1、Q4，关断开关管Q2、Q3，蓄电池Bat通过开关管Q1、Q4向变压器T1的第一绕组N1放电，变压器T1的第一绕组N1被激励，从而使变压器T1的第二绕组N2感应出正电压，在所述变压器T1的电量通过二极管D5、D8输送给电容C1；步骤B2，关断开关管Q1、Q4，导通开关管Q2、Q3，蓄电池Bat通过开关管Q2、Q3向变压器T1的第一绕组N1放电，变压器T1的第一绕组N1被消磁，从而使变压器T1的第二绕组N2感应出负电压，在所述变压器T1的电量通过二极管D6、D7输送给电容C1；步骤B3，继电器KM的触片打向第一触点A，关断开关管Q11，导通开关管Q9、Q10，从而在电容C1上的电量通过开关管Q9、Q10输送给电感L1，使经过电感L1的电流增加；步骤B4，关断开关管Q9、Q10，在电容C1上的电量通过电感L1和二极管D11输送给电容C2。所述隔离型双向DC-DC变换装置通过所述软开关模块3对所述开关管Q9、Q10、Q11起到谐振作用，实现所述开关管Q9、Q10、Q11的零电流开通和零电压关断，可大大地减少开关损耗，节能环保，减少器件功率损耗。所述隔离型双向DC-DC变换装置可实现能量双向变换和传递，并且有效过滤噪声，能量输出稳定，功率损耗低，大大地提高变换效率。附图说明附图对本专利技术做进一步说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。图1是本专利技术其中一个实施例的模块结构示意图；图2是本专利技术其中一个实施例的变换装置整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离型双向DC‑DC变换装置，其特征在于：包括主体模块、升降压模块和软开关模块；所述主体模块用于完成电源的能量双向变换和传递；所述升降压模块用于对所述主体模块的输出电压进行升降压处理；所述软开关模块用于控制所述升降压模块的零电流开通和零电压关断；所述软开关模块包括电容Cr1、Cr2、电感Lr、开关管Q11和二极管D11、D12、D13，所述电感Lr的一端、电容Cr1的一端，电容Cr2的一端和二极管D11的正极均与所述开关管Q11的源极电连接，所述电容Cr2的另一端、二极管D11的负极和二极管D13的负极均与所述开关管Q11的漏极电连接，所述二极管D12的正极和所述电感Lr的另一端电连接，所述二极管D12的负极、二极管D13的正极和所述电容Cr1的另一端电连接。

【技术特征摘要】
1.一种隔离型双向DC-DC变换装置，其特征在于：包括主体模块、升降压模块和软开关模块；所述主体模块用于完成电源的能量双向变换和传递；所述升降压模块用于对所述主体模块的输出电压进行升降压处理；所述软开关模块用于控制所述升降压模块的零电流开通和零电压关断；所述软开关模块包括电容Cr1、Cr2、电感Lr、开关管Q11和二极管D11、D12、D13，所述电感Lr的一端、电容Cr1的一端，电容Cr2的一端和二极管D11的正极均与所述开关管Q11的源极电连接，所述电容Cr2的另一端、二极管D11的负极和二极管D13的负极均与所述开关管Q11的漏极电连接，所述二极管D12的正极和所述电感Lr的另一端电连接，所述二极管D12的负极、二极管D13的正极和所述电容Cr1的另一端电连接。2.根据权利要求1所述的隔离型双向DC-DC变换装置，其特征在于：所述升降压模块包括电感L1、继电器KM、开关管Q9、Q10、二极管D9、D10和电容C1、C2；所述电感L1的一端和所述电容C1电连接，所述电感L1的另一端和继电器KM的触片电连接，所述继电器KM的第一触点A和所述电感Lr的一端电连接，所述继电器KM的第二触点B和所述电感Lr的另一端电连接，所述电容C2的一端和所述开关管Q11的漏极电连接，所述电容C1的另一端和所述电容C2的另一端电连接；所述开关管Q9的漏极、二极管D9的负极和所述电感L1的另一端电连接，所述开关管Q10的漏极、二极管D10的负极和所述电感Lr的另一端电连接，所述开关管Q9的源极、二极管D9的正极、开关管Q10的源极和二极管D10的正极均与所述电容C2的另一端电连接。3.根据权利要求2所述的隔离型双向DC-DC变换装置，其特征在于：所述主体模块包括蓄电池Bat、变压器T1、第一桥式变流电路、第二桥式变流电路,所述蓄电池Bat通过所述第一桥式变流电路和变压器T1的第一绕组N1电连接，所述电容C1通过所述第二桥式变流电路和变压器T1的第二绕组N2电连接。4.根据权利要求3所述的隔离型双向DC-DC变换装置，其特征在于：所述第一桥式变流电路包括开关管Q1、Q2、Q3、Q4和二极管D1、D2、D3、D4，所述开关管Q1的漏极、开关管Q3的漏极、二极管D1的负极和二极管D3的负极均与所述蓄电池Bat的正极电连接，所述开关管Q2的源极、开关管Q4的源极、二极管D2的正极和二极管D4的正极均与所述蓄电池Bat的负极电连接，所述开关管Q1的源极、开关管Q2的漏极、二极管D1的正极和二极管D2的负极均与所述变压器T1的第一绕组N1的一端电连接，所述开关管Q3的源极、开关管Q4的漏极、二极管D3的正极和二极管D4的负极均与所述变压器T1的第一绕组N1的另一端电连接。5.根据权利要求3所述的隔离型双向DC-DC变换装置，其特征在于：所述第二桥式变流电路包括开关管Q5、Q6、Q7、Q8和二极管D5、D6、D7、D8，所述开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：封宁波，林为，王华保，尹晓娟，向延钊，白维，古元，钟立亮，李静静，
申请(专利权)人：佛山市新光宏锐电源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44