四开关三相DC-DC谐振转换器制造技术

技术编号:21342307 阅读:23 留言:0更新日期:2019-06-13 22:06
切换电路包括彼此并联的第一半桥电路(100)、第二半桥电路(110)和分压电路以及DC输入电源(VDC)。第一半桥电路(120)包括第一对串联(30)的开关,第二半桥电路包括第二对串联的开关。

Four-switch Three-phase DC-DC Resonant Converter

The switching circuit includes the first half bridge circuit (100), the second half bridge circuit (110) and the voltage dividing circuit in parallel with each other, and the DC input power supply (VDC). The first half bridge circuit (120) comprises a first pair of switches in series (30), and the second half bridge circuit comprises a second pair of switches in series.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】四开关三相DC-DC谐振转换器
本专利技术各方面一般涉及功率转换装置,更具体地涉及谐振DC-DC功率转换器。
技术介绍
谐振DC-DC转换器被视为有吸引力的功率转换解决方案,因为它们可以提供的许多益处。变压器在谐振槽之后提供电隔离,这对于电平转换以及安全性很重要。在某些应用中,为了正常操作需要进行电隔离。谐振转换器也具有固有属性,例如半导体开关的软切换,从而带来高效率和低噪声。隔离式直流转直流(directcurrent-directcurrent,简称DC-DC)转换器的发展趋势旨在实现极高的效率、高功率密度和低成本。由于用于实现软切换(即零电压切换(zerovoltageswitching,简称ZVS)和零电流切换(zerocurrentswitching,简称ZCS))的固有能力,谐振DC-DC转换器是适合在功率转换器中实现高效率的技术。还可以提高开关频率,以便减小系统的电抗部分的大小。然而,在高频(highfrequency,简称HF)下操作的传统三相谐振转换器仍然存在缺点。具体地,高频操作所需的开关数增加了谐振转换器的成本。尤其是在系统中使用SiC和GaN等宽带隙半导体的时候。因此,可期望提供一种解决上述的至少一些问题的DC-DC转换器拓扑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供改进的谐振DC-DC转换器拓扑,其可以以更小的封装提供更高的效率和更低的噪声。该目的通过独立权利要求的主题来实现。可以在从属权利要求中找到其它有利的修改。根据本专利技术的第一方面,通过切换电路实现上述和其他目的和优点,所述切换电路包括:彼此并联的第一半桥电路、第二半桥电路和分压电路以及DC输入电源,其中,所述第一半桥电路包括第一对串联的开关,所述第二半桥电路包括第二对串联的开关。所公开的实施例的各方面提供开关数量减少的三相DC-DC转换器的拓扑电路。输入至输出电压增益减小,也减小了变压器电路和谐振槽电路的应力。实现了高效率、高功率密度和低成本。根据第一方面,在所述切换电路的第一种可能的实现方式中,所述第一半桥电路、所述第二半桥电路和所述分压电路在所述切换电路的输出中产生了三相AC输入功率。所公开的实施例的各方面采用逆变器桥单元中数量减少的开关来产生三相功率,这增加了可靠性。根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式,在所述切换电路的第二种可能的实现方式中,所述第一半桥和所述第二半桥中的每一个的切换模式都是相移。对每个半桥支路进行相移使得系统作为三相系统运行。根据第一方面或前述任一可能的实现方式,在所述切换电路的第三种可能的实现方式中,所述相移为60度。对每个半桥支路进行相移使得系统作为三相系统运行。根据第一方面或第三种可能的实现方式,在所述切换电路的第四种可能的实现方式中,所述相移在50度至70度的范围内。对每个半桥支路进行相移使得系统作为三相系统运行。根据第一方面或前述任一可能的实现方式,在所述切换电路的第五种可能的实现方式中,第一节点用于连接所述DC输入电源的第一DC电压端子,第二节点用于连接所述DC输入电源的第二DC电压端子,所述第一节点将所述DC输入电源连接到所述第一半桥电路、第二半桥电路和分压电路的第一侧,第二节点将所述DC输入电源连接到第一半桥电路、第二半桥电路和分压电路的第二侧。所公开的实施例的各方面采用逆变器桥单元中数量减少的开关通过DC电压输入来产生三相功率。根据第一方面或前述任一可能的实现方式,在所述切换电路的第六种可能的实现方式中,所述第一半桥电路包括与第二开关串联的第一开关,其中,所述第一开关的第一端子连接到与所述第一DC电压端子连接的所述第一节点,所述第二开关的第一端子连接到与所述第二DC电压端子连接的所述第二节点,所述第一开关的第二端子连接到所述第二开关的第二端子。所公开的实施例的各方面减少了产生三相功率输出所需的开关的数量。根据第一方面或前述任一可能的实现方式,在所述切换电路的第七种可能的实现方式中,所述第二半桥电路包括与第四开关串联的第三开关,其中,所述第三开关的第一端子连接到与所述第一DC电压端子连接的所述第一节点,所述第四开关的第一端子连接到与所述第二DC电压端子连接的所述第二节点,所述第三开关的第二端子连接到所述第四开关的第二端子。所公开的实施例的各方面减少了产生三相功率输出所需的开关的数量。根据第一方面或第六至第七种可能的实现方式中的任一种,在所述切换电路的第八种可能的实现方式中,所述第一半桥电路中的所述第一开关和所述第二开关以及所述第二半桥电路中的所述第三开关和所述第四开关包括氮化镓(gallium-nitride,简称GaN)晶体管。所公开的实施例的各方面使用了宽带隙半导体以实现高效率和高功率密度以及降低成本。根据第一方面或前述任一可能的实现方式,在所述切换电路的第九种可能的实现方式中,所述分压电路是与第二电容串联的第一电容。所公开的实施例的各方面使用无源组件来代替有源半桥单元,其通过减少有源开关的数量来增加可靠性。根据第一方面或前述任一可能的实现方式,在所述切换电路的第十种可能的实现方式中,所述第一电容的第一端子用于连接与所述第一DC电压端子连接的所述第一节点,所述第二电容的第一端子用于连接与第二DC电压端子连接的所述第二节点,所述第一电容的第二端子用于连接所述第二电容的第二端子。所公开的实施例的各方面使用无源组件来代替有源半桥单元,其通过减少有源开关的数量来增加可靠性。根据第一方面或前述任一可能的实现方式,在所述切换电路的第十一种可能的实现方式中,所述第一半桥电路的第一输出节点用于提供第一功率信号,所述第二半桥电路的第二输出节点用于提供第二功率信号,所述分压电路的第三输出节点用于提供第三功率信号,所述第一功率信号、所述第二功率信号和所述第三功率信号包括所述三相AC输入功率。所公开的实施例的各方面提供了一种切换电路,用于通过逆变器桥单元中数量减少的开关产生三相AC功率信号。根据第一方面或第十一种可能的实现方式,在所述切换电路的第十二种可能的实现方式中,所述第一输出节点连接在所述第一开关和所述第二开关之间,所述第二输出节点连接在所述第三开关和所述第四开关之间,所述第三输出节点连接在所述第一电容和所述第二电容之间。所公开的实施例的各方面提供了一种切换电路,用于通过逆变器桥单元中数量减少的开关产生三相AC功率信号。根据第一方面或第十一至第十二种可能的实现方式中的任一种,在所述切换电路的第十三种可能的实现方式中,所述第一输出节点用于连接谐振槽电路的第一输入相位,以提供第一功率信号;所述第二输出节点用于连接所述谐振槽电路的第二输入相位,以提供第二功率信号;所述第三输出节点用于连接所述谐振槽电路的第三输入相位,以提供第三功率信号。该实现方式允许以成本更低、更可靠和有效的电路拓扑由DC电源驱动谐振电路。根据本专利技术的第二方面,通过谐振转换器系统实现上述和其他目的和优点,所述谐振转换器系统包括:DC电压输入电路,与所述DC输入电路的端子连接的根据任一种前述可能的实现方式的切换电路,与所述切换电路的输出连接的谐振转换器电路,以及DC电压输出电路。所公开的实施例的各方面提供了一种谐振转换器系统,其由于逆变器桥单元中的开关数量的减少而提供了简化且更有效的转换器布局。根据第二方面,在所述谐振转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切换电路(100),其特征在于,包括:彼此并联的第一半桥电路(110)、第二半桥电路(120)和分压电路(30)以及DC输入电源(VDC),其中,所述第一半桥电路(110)包括第一对串联的开关(Sp1和Sp2),所述第二半桥电路(120)包括第二对串联的开关(Sp3和Sp4)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种切换电路(100),其特征在于,包括:彼此并联的第一半桥电路(110)、第二半桥电路(120)和分压电路(30)以及DC输入电源(VDC),其中,所述第一半桥电路(110)包括第一对串联的开关(Sp1和Sp2),所述第二半桥电路(120)包括第二对串联的开关(Sp3和Sp4)。2.根据权利要求1所述的切换电路(100),其特征在于,所述第一半桥电路(110)、所述第二半桥电路(120)和所述分压电路(30)在所述切换电路(100)的输出(111、112和113)中产生了三相AC输入功率。3.根据权利要求1或2中任一项所述的切换电路(100),其特征在于,所述第一半桥(110)和所述第二半桥(120)中的每一个的切换模式都是相移。4.根据权利要求3所述的切换电路(100),其特征在于,所述相移为60度。5.根据权利要求1或2中任一项所述的切换电路(100),其特征在于,所述相移在50度至70度的范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的切换电路(100),其特征在于,第一节点(101)用于连接所述DC输入电源(VDC)的第一DC电压端子(P),第二节点(102)用于连接所述DC输入电源(VDC)的第二DC电压端子(N),所述第一节点(101)将所述DC输入电源(VDC)连接到所述第一半桥电路(110)、第二半桥电路(120)和分压电路(30)的第一侧,第二节点(102)将所述DC输入电源(VDC)连接到第一半桥电路(110)、第二半桥电路(120)和分压电路(30)的第二侧。7.根据前述权利要求中任一项所述的切换电路(100),其特征在于,所述第一半桥电路(110)包括与第二开关(Sp2)串联的第一开关(Sp1),其中,所述第一开关(Sp1)的第一端子(Sp1-1)连接到与所述第一DC电压端子(P)连接的所述第一节点(101),所述第二开关(Sp2)的第一端子(Sp2-1)连接到与所述第二DC电压端子(N)连接的所述第二节点(102),所述第一开关(Sp1)的第二端子(Sp1-2)连接到所述第二开关(Sp2)的第二端子(Sp2-2)。8.根据前述权利要求中任一项所述的切换电路(100),其特征在于,所述第二半桥电路(120)包括与第四开关(Sp4)串联的第三开关(Sp3),其中,所述第三开关(Sp3)的第一端子(Sp3-1)连接到与所述第一DC电压端子(P)连接的所述第一节点(101),所述第四开关(Sp4)的第一端子(Sp4-1)连接到与所述第二DC电压端子(N)连接的所述第二节点(102),所述第三开关(Sp3)的第二端子(Sp3-2)连接到所述第四开关(Sp4)的第二端子(Sp4-2)。9.根据权利要求7和8所述的切换电路(100),其特征在于,所述第一半桥电路(110)中的所述第一开关(Sp1)和所述第二开关(Sp2)以及所述第二半桥电路(120)中的所述第三开关(Sp3)和所述第四开关(Sp4)包括氮化镓(gallium-nitride,简称GaN)晶体管。10.根据前述权利要求中任一项所述的切换电路(100),其特征在于,所述分压电路(130)是与第二电容(C2)串联的第一电容(C1)。11.根据权利要求10所述的切换电路(100),其特征在于,所述第一电容(C1)的第一端子(C1-1)用于连接与所述第一DC电压端子(P)连接的所述第一节点(101),所述第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员:格罗弗·托瑞克·巴斯科佩西塞罗·达·西尔韦拉·波斯特里奥内
申请(专利权)人:华为技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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