一种高频隔离交直流变换电路制造技术

本实用新型专利技术公开了高频隔离交直流变换电路，由一单相交流源、一直流源、一第一电容、一第二电容、一高压储能滤波器、一高频全桥逆变电路、第一和第二高频半桥逆变电路、第一至第三电感、第一和第二高频隔离变压器、第一和第二倍压逆变电路、用于驱动开关管的驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制电路构成；该变换电路的工作原理：以预设直流侧电压为基准，根据外部电压参考，利用逆变桥的不同开通工作模式，使变换电路切换于整流和逆变的两种工作模式，同时利用高频逆变桥拓扑的谐振模式实现软开关。

A high frequency Isolated AC DC converter circuit

The utility model discloses a high-frequency isolation AC-DC conversion circuit, a single phase current source, direct current source, a first capacitor, a second capacitor, a high voltage storage filter, a high frequency full bridge inverter circuit, the first and second high frequency half bridge inverter circuit, the first to the third first and second inductors, high-frequency isolation transformer, the first and second times the driving circuit switch of the inverter circuit for driving pressure, and connected with the driving circuit of the control circuit; the working principle of the converter circuit with preset DC voltage as a benchmark, according to an external voltage reference, using inverter different opening work mode, two modes of the converter circuit switch to the rectifier and the inverter, and the resonant mode of high frequency inverter topology with soft switching.

【技术实现步骤摘要】
一种高频隔离交直流变换电路
本技术涉及开关电源，具体涉及一种高频隔离交直流变换电路。
技术介绍
在需要进行交直流双向变换(即充放电)的应用场合，如储能逆变器、离网逆变器、电池厂老化化成、检测等环节，大多以低频隔离方案为主，究其原因主要是高频隔离双向变换技术较为复杂，同时高频变换所引起的高频开关损耗导致效率低下，得不偿失。而低频变压器隔离技术相对成熟稳定，但相对高频隔离技术而言，其缺点也很明显：低频隔离的方法中变压器体积庞大且笨重，因此在很多应用场合难以推广，使用受限。鉴于此，有人提出两种较为折衷的方案：一种是采用将充放电电路分离的办法，实现变压器隔离的高频化，体积有一定的缩小，效率也可以较高，但相对体积还是较大；另外一种是采用具有双向变换功能的电路，牺牲一定的效率，实现隔离的高频化，这样可以很大程度减小体积，并且相对于单向变换技术，功率密度和效率有一定的提高，但效率仍作出了一定的牺牲。因此，有必要设计出一种新的电路，通过合理的变换电路以及合适的控制方法，可以实现高功率密度、高效率并且电气隔离，同时又可以满足不同电池类型的较宽电压范围的变换。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提出可切换于整流模式和逆变模式工作的高频隔离交直流变换电路，以解决现有的交直流双向变换电路设计复杂、难以实现高频隔离且工作效率低的技术问题。本技术为解决上述技术问题所提供的技术方案如下：一种高频隔离交直流变换电路，由一单相交流源、一直流源、一第一电容、一第二电容、一高压储能滤波器、一高频全桥逆变电路、第一至第二高频半桥逆变电路、第一至第三电感、第一至第二高频隔离变压器、第一至第二倍压逆变电路、用于驱动开关管的驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制电路构成；其中，第一电容与单相交流源并联，第二电容与直流源并联；所述高频全桥逆变电路和所述第一、第二高频半桥逆变电路均是基于开关管的逆变桥；在所述高频全桥逆变电路中：第一、第二交流端分别连接至第一电感的第二端和第一电容的第二端，第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器的正极和负极；第一电感的第一端与第一电容的第一端相连；在所述第一高频半桥逆变电路中：第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器的正极和负极，第一交流端通过第二电感连接至第一高频隔离变压器单相交流源侧的其中一端，第二交流端连接至第一高频隔离变压器单相交流源侧的另外一端；在所述第二高频半桥逆变电路中：第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器的正极和负极，第一交流端通过第三电感连接至第二高频隔离变压器单相交流源侧的其中一端，第二交流端连接至第二高频隔离变压器单相交流源侧的另外一端；所述第一倍压逆变电路由第一、第二开关管以及第七、第八电容构成，第一开关管的源极与第二开关管的漏极共同连接至第一高频隔离变压器直流源侧的第二端，第一开关管的漏极与第七电容的第一端共同连接至所述直流源的正极，第二开关管的源极与第八电容的第一端共同连接至所述直流源的负极，第七电容的第二端和第八电容的第二端共同连接至第一高频隔离变压器直流源侧的第一端；所述第二倍压逆变电路由第三、第四开关管以及第九、第十电容构成，第三开关管的源极与第四开关管的漏极共同连接至第二高频隔离变压器直流源侧的第二端，第三开关管的漏极与第九电容的第一端共同连接至所述直流源的正极，第四开关管的源极与第十电容的第一端共同连接至所述直流源的负极，第九电容的第二端和第十电容的第二端共同连接至第二高频隔离变压器直流源侧的第一端。本技术的另一实施例提供了一种高频隔离交直流变换电路，该实施例中的变换电路是将前述的高频隔离交直流变换电路中的单相交流源替换为三相交流源，相应地，高频全桥逆变电路采用三相桥。本技术提供的前述高频隔离交直流变换电路，以设定的直流源参考电压为基准，根据直流源的实时电压，自动切换于整流模式和逆变模式之间工作，并且在工作过程中根据直流源的实时电压及释放或吸收(逆变模式：释放；整流模式：吸收)电流大小，来改变直流侧的高频逆变桥以及直流侧的倍压逆变电路的频率和占空比大小，利用高频逆变桥拓扑的谐振状态实现软开关，降低了桥式逆变电路中各开关管的开通及关断应力，降低了开关损耗，有助于逆变电路的工作频率提高或者效率提高从而提高功率密度和减小体积；从而实现高功率密度，高效率以及高频电气隔离。附图说明图1是本技术实施例1提供的高频隔离交直流变换电路的示意图；图2是图1的变换电路工作于整流模式时的PWM驱动时序图；图3是图1的变换电路工作于逆变模式时的PWM驱动时序图；图4是本技术实施例2提供的高频隔离交直流变换电路的示意图。具体实施方式下面对照附图并结合优选的实施方式对本技术作进一步说明。实施例1本实施例提供一种如图1所示的高频隔离交直流变换电路(后述简称变换电路)，该变换电路由单相交流源V1、直流源V2、第一电容C1、第二电容C2、高压储能滤波器C、高频全桥逆变电路100、第一至第二高频半桥逆变电路201和202、第一至第三电感L1至L3、第一至第二高频隔离变压器T1和T2、第一至第二倍压逆变电路301和302、用于驱动开关管的驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制电路构成。其中，第一电容C1与单相交流源V1并联，第二电容C2与直流源V2并联；所述高频全桥逆变电路100和所述第一、第二高频半桥逆变电路201、202均是基于开关管的逆变桥。具体地，如图1所示，所述高频全桥逆变电路100具有四个输入/输出端，分别为两个交流端(用于输入或输出交流信号)以及两个直流端(用于输入或输出直流信号)，其中一个交流端连接于第一电感L1的第二端、另一个交流端连接至第一电容C1的第二端，第一电感L1的第一端与第一电容C1的第一端相连；两个直流端分别连接至高压储能滤波器C的正极+BUS和负极-BUS。在一种具体的例子中，所述高频全桥逆变电路100由四个开关管Q5～Q8构成，开关管Q5～Q8优选地是NMOS场效应管，其中开关管Q5的源极和开关管Q7的漏极相连并引出形成一个交流端以连接至第一电感L1的第二端，开关管Q6的源极和开关管Q8的漏极相连并引出形成另一个交流端以连接至第一电容C1的第二端，开关管Q5、Q6的漏极相连并引出形成一个直流端而连接到高压储能滤波器C的正极+BUS，开关管Q7、Q8的源极相连并引出另一个直流端而连接至高压储能滤波器C的负极-BUS。当所述变换电路工作于整流模式时，所述高频全桥逆变电路100工作于PFC(功率因数矫正)整流模式并用作升压开关，两个交流端为信号输入端，两个直流端为信号输出端，将经过LC滤波器(由第一电容C1和第一电感L1构成)的交流信号变换为直流信号；而当所述变换电路工作于逆变模式时，所述高频全桥逆变电路100用作高频逆变开关，其两个直流端为信号输入端，两个交流端为信号输出端，将来自高频半桥逆变电路200的输出端的直流信号变换为交流信号。需要说明：所述高频全桥逆变电路100的工作频率在30KHz以上。如图1所示，所述第一高频半桥逆变电路201具有四个输入/输出端，分别为两个交流端(用于输入或输出交流信号)以及两个直流端(用于输入或输出直流信号)，两个直流端分别连接至所述高压储能滤波器C的正极+BUS和负极-BUS，其中一个交流端通过第二电感L2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频隔离交直流变换电路，其特征在于：由一单相交流源(V1)、一直流源(V2)、一第一电容(C1)、一第二电容(C2)、一高压储能滤波器(C)、一高频全桥逆变电路(100)、第一至第二高频半桥逆变电路(201、202)、第一至第三电感(L1、L2、L3)、第一至第二高频隔离变压器(T1、T2)、第一至第二倍压逆变电路(301、302)、用于驱动开关管的驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制电路构成；其中，第一电容(C1)与单相交流源(V1)并联，第二电容(C2)与直流源(V2)并联；所述高频全桥逆变电路(100)和所述第一、第二高频半桥逆变电路(201、202)均是基于开关管的逆变桥；在所述高频全桥逆变电路(100)中：第一、第二交流端分别连接至第一电感(L1)的第二端和第一电容(C1)的第二端，第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器(C)的正极(+BUS)和负极(‑BUS)；第一电感(L1)的第一端与第一电容(C1)的第一端相连；在所述第一高频半桥逆变电路(201)中：第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器(C)的正极(+BUS)和负极(‑BUS)，第一交流端通过第二电感(L2)连接至第一高频隔离变压器(T1)单相交流源侧的其中一端(14)，第二交流端连接至第一高频隔离变压器(T1)单相交流源侧的另外一端(15)；在所述第二高频半桥逆变电路(202)中：第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器(C)的正极(+BUS)和负极(‑BUS)，第一交流端通过第三电感(L3)连接至第二高频隔离变压器(T2)单相交流源侧的其中一端(24)，第二交流端连接至第二高频隔离变压器(T2)单相交流源侧的另外一端(25)；所述第一倍压逆变电路(301)由第一、第二开关管(Q1、Q2)以及第七、第八电容(C7、C8)构成，第一开关管(Q1)的源极与第二开关管(Q2)的漏极共同连接至第一高频隔离变压器(T1)直流源侧的第二端(12)，第一开关管(Q1)的漏极与第七电容(C7)的第一端共同连接至所述直流源(V2)的正极，第二开关管(Q2)的源极与第八电容(C8)的第一端共同连接至所述直流源(V2)的负极，第七电容的第二端和第八电容的第二端共同连接至第一高频隔离变压器(T1)直流源侧的第一端(11)；所述第二倍压逆变电路(302)由第三、第四开关管(Q3、Q4)以及第九、第十电容(C9、C10)构成，第三开关管(Q3)的源极与第四开关管(Q4)的漏极共同连接至第二高频隔离变压器(T2)直流源侧的第二端(22)，第三开关管(Q3)的漏极与第九电容(C9)的第一端共同连接至所述直流源(V2)的正极，第四开关管(Q4)的源极与第十电容(C10)的第一端共同连接至所述直流源(V2)的负极，第九电容的第二端和第十电容的第二端共同连接至第二高频隔离变压器(T2)直流源侧的第一端(21)。...

【技术特征摘要】
1.一种高频隔离交直流变换电路，其特征在于：由一单相交流源(V1)、一直流源(V2)、一第一电容(C1)、一第二电容(C2)、一高压储能滤波器(C)、一高频全桥逆变电路(100)、第一至第二高频半桥逆变电路(201、202)、第一至第三电感(L1、L2、L3)、第一至第二高频隔离变压器(T1、T2)、第一至第二倍压逆变电路(301、302)、用于驱动开关管的驱动电路以及与所述驱动电路连接的控制电路构成；其中，第一电容(C1)与单相交流源(V1)并联，第二电容(C2)与直流源(V2)并联；所述高频全桥逆变电路(100)和所述第一、第二高频半桥逆变电路(201、202)均是基于开关管的逆变桥；在所述高频全桥逆变电路(100)中：第一、第二交流端分别连接至第一电感(L1)的第二端和第一电容(C1)的第二端，第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器(C)的正极(+BUS)和负极(-BUS)；第一电感(L1)的第一端与第一电容(C1)的第一端相连；在所述第一高频半桥逆变电路(201)中：第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器(C)的正极(+BUS)和负极(-BUS)，第一交流端通过第二电感(L2)连接至第一高频隔离变压器(T1)单相交流源侧的其中一端(14)，第二交流端连接至第一高频隔离变压器(T1)单相交流源侧的另外一端(15)；在所述第二高频半桥逆变电路(202)中：第一、第二直流端分别连接至高压储能滤波器(C)的正极(+BUS)和负极(-BUS)，第一交流端通过第三电感(L3)连接至第二高频隔离变压器(T2)单相交流源侧的其中一端(24)，第二交流端连接至第二高频隔离变压器(T2)单相交流源侧的另外一端(25)；所述第一倍压逆变电路(301)由第一、第二开关管(Q1、Q2)以及第七、第八电容(C7、C8)构成，第一开关管(Q1)的源极与第二开关管(Q2)的漏极共同连接至第一高频隔离变压器(T1)直流源侧的第二端(12)，第一开关管(Q1)的漏极与第七电容(C7)的第一端共同连接至所述直流源(V2)的正极，第二开关管(Q2)的源极与第八电容(C8)的第一端共同连接至所述直流源(V2)的负极，第七电容的第二端和第八电容的第二端共同连接至第一高频隔离变压器(T1)直流源侧的第一端(11)；所述第二倍压逆变电路(302)由第三、第四开关管(Q3、Q4)以及第九、第十电容(C9、C10)构成，第三开关管(Q3)的源极与第四开关管(Q4)的漏极共同连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦全，谢立海，郑车晓，
申请(专利权)人：深圳市保益新能电气有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44