双向DC/DC变换系统和变换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及双向DC/DC变换系统和变换装置，系统包括至少两个DC/DC变换装置，各DC/DC变换装置中的低压侧变换单元包括至少两个变换模块，变压器的各低压端一一对应连接各变换模块；各DC/DC变换装置的高压侧变换单元级联设置，各DC/DC变换装置的低压侧变换单元中的各变换模块并联连接。首先，根据实际需要设定装置个数，能够满足各电压等级的要求，而且，各装置的低压侧包括多个变换模块，各变换模块并联设置，实现利用多个变换模块分担电流，使每个变换模块中流过的电流较小，各装置就无需电压等级较大的功率管，降低了功率管的成本，进而降低系统的成本，提升系统的功率密度。

【技术实现步骤摘要】
双向DC/DC变换系统和变换装置
本技术涉及双向DC/DC变换系统和变换装置。
技术介绍
我国地域辽阔，能源储备与负荷中心分布极度不平衡，故需要建设长距离、大容量的电能传输通道，目前使用较多的为传统交流输电，但交流输电有效率不高、占地多及控制复杂等缺点，于是直流输电的优势就相对明显，需要的线路少，控制简单，调节速度快，因此高压大容量DC/DC装置引来了越来越多人的关注。DC/DC装置的高密度及高效率是研究的重点，将LLC谐振应用到DC/DC装置中实现了输入端开关管的零电压导通及输出端二极管的零电流关断的软开关技术，大大减少装置的自身损耗，而且保持高效率的基础上提高开关频率，就能够减小装置的体积，增大功率密度，因此基于LLC谐振的DC/DC变换器得到了快速发展。目前，我公司已研制的双向LLC谐振DC/DC变换模块原理图如附图1所示，该模块拓扑由高压侧全桥变换、双向LLC谐振网络、低压侧全桥变换3部分组成。当能量从高压侧向低压侧流动时，Q1、Q4与Q2、Q3加占空比为50％的互补驱动信号，Q5～Q8不加驱动信号，采用IGBT模块的反并联二极管进行整流，其中Q1和Q4的驱动信号完全相同，Q2和Q3的驱动信号完全相同；能量从低压侧向高压侧流动时，Q5、Q8与Q6、Q7加占空比为50％的互补驱动信号，Q1～Q4采用反并联二极管整流，其中Q5和Q8的驱动信号完全相同，Q6和Q7的驱动信号完全相同。但是，现有的双向LLC谐振DC/DC变换模块的电压等级较低，无法满足越来越大的电压等级的需求，即便是将多个双向LLC谐振DC/DC变换模块通过串并联连接起来，也无法满足高电压的需求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种双向DC/DC变换系统，用以解决现有的DC/DC变换模块电压等级较低的问题。本技术同时提供一种双向DC/DC变换装置。为实现上述目的，本技术的方案包括一种双向DC/DC变换系统，包括至少两个DC/DC变换装置，各DC/DC变换装置包括高压侧变换单元、变压器和低压侧变换单元，对于任意一个DC/DC变换装置，高压侧变换单元与变压器的高压侧连接，低压侧变换单元包括M个变换模块，M≥2，变压器的低压侧有M个低压端，各低压端一一对应连接低压侧变换单元的各变换模块；各DC/DC变换装置的高压侧变换单元级联设置，各DC/DC变换装置的低压侧变换单元中的各变换模块并联连接。变压器的低压侧绕组中设置有抽头，用于将变压器的低压侧绕组分为匝数相同的M个子绕组，各子绕组一一对应连接对应低压侧变换单元的各变换模块。DC/DC变换装置中设置有双向LLC谐振网络。高压侧变换单元为一个变换模块。高压侧变换单元以及低压侧变换单元中的各变换模块均是全桥变换电路。一种双向DC/DC变换装置，包括高压侧变换单元、变压器和低压侧变换单元，高压侧变换单元与变压器的高压侧连接，低压侧变换单元包括M个变换模块，M≥2，变压器的低压侧有M个低压端，各低压端一一对应连接低压侧变换单元的各变换模块，低压侧变换单元的各变换模块并联连接。变压器的低压侧绕组中设置有抽头，用于将变压器的低压侧绕组分为匝数相同的M个子绕组，各子绕组一一对应连接低压侧变换单元的各变换模块。双向DC/DC变换装置中设置有双向LLC谐振网络。高压侧变换单元为一个变换模块。高压侧变换单元以及低压侧变换单元中的各变换模块均是全桥变换电路。本技术提供的双向DC/DC变换系统包括至少两个DC/DC变换装置，各DC/DC变换装置的低压侧变换单元包括至少两个变换模块，相应地，变压器的低压侧就有至少两个低压端，各低压端一一对应连接各变换模块，并且，各DC/DC变换装置的高压侧变换单元级联设置，各DC/DC变换装置的低压侧变换单元中的各变换模块并联连接。首先，通过设置多个DC/DC变换装置能够实现高电压等级的需求，并且，将各DC/DC变换装置的高压侧变换单元级联设置，系统高压侧的电压就是各装置高压侧电压之和，保证高压侧有一个较大的电压等级，而各DC/DC变换装置的低压侧并联设置，系统低压侧的电压就是其中任意一个装置低压侧的电压，保证了低压侧所需的电压等级。而且，系统包括多个DC/DC变换装置，各装置的低压侧包括多个变换模块，各变换模块并联设置，实现利用多个变换模块分担电流，使每个变换模块中流过的电流较小，保证各变换装置的功率、电压以及电流等处于一个较低的水平，那么，各装置就无需电压等级较大的功率管，降低了功率管的成本，进而降低系统的成本，提升系统的功率密度。另外，各变换装置的低压侧设置有多个变换模块，在同样的电压和电流的需求下，系统中需要设置变换装置的个数相较于传统的变换系统，有了大幅度降低，并且，随着功率等级的增大，这种优势越来越明显，因此，系统的功率密度显著提升，在大功率的高压到低压转换的场合有非常明显的优势。附图说明图1是现有的双向LLC谐振DC/DC变换装置的电路图；图2是本技术提供的DC/DC变换装置的电路图；图3是本技术提供的DC/DC变换系统的电路图。具体实施方式双向DC/DC变换系统实施例本实施例提供了一种双向DC/DC变换系统，该变换系统包括至少两个DC/DC变换装置，具体的个数根据所需功率等级决定，以适应不同电压等级和功率等级的应用场合。不管包括多少个DC/DC变换装置，各DC/DC变换装置的电路结构是相同的。对于任意一个DC/DC变换装置，包括高压侧变换单元、变压器和低压侧变换单元，其中，高压侧变换单元是一个变换模块，高压侧变换单元与变压器的高压侧绕组连接，低压侧变换单元包括至少两个变换模块，设定为M个，M≥2，且变压器的低压侧有M个低压端，各低压端一一对应连接低压侧变换单元的各变换模块，M的个数根据实际需要进行设定。并且，变压器低压侧的各低压端的电压相同。作为一个具体的实施例，高压侧变换单元以及低压侧变换单元中的各变换模块均是全桥变换电路，并且，各变换装置中设置有双向LLC谐振网络。因此，DC/DC变换装置就是一种新型的全桥双向LLC谐振DC/DC变换装置，如图2所示。该变换装置为双向变换装置，能量可以双向流动，为了方便描述，定义高压侧为输入端，低压侧为输出端。如图2所示，左侧虚线框部分为变换模块的高压侧变换单元，采用全桥变换电路结构，高压侧全桥变换电路连接LLC谐振网络和高频隔离变压器。通过上文可知，该高频隔离变压器为单端输入多端输出结构，即高压侧有一个端，低压侧有多个端。如图2所示，变压侧低压侧绕组中有多个抽头，这些抽头结合绕组的两端能够将低压侧绕组分为多个子绕组，这些子绕组的匝数相同，即各子绕组与高压侧绕组的变比相同，均设置为1：N，能够保证各低压端输出的电压相同。图2中的右侧虚线框为低压侧变换单元，低压侧变换单元中的各变换模块也均为全桥变换电路，变压器低压侧中子绕组的个数与变换模块的个数相同，并且一一对应连接。另外，该变换装置中的各功率开关管均采用IGBT，并且，IGBT两端并联有反向二极管，提供能量反向流动。由于各变换模块的结构相同，因此，将图2中各变换模块中对应的元器件使用相同的标示来表示，比如：全桥变换电路中的两个桥臂上的IGBT均表示为Q5、Q6、Q7和Q8。对于DC/DC变换装置来说，低压侧的各变换模块并联设置。上述中，变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向DC/DC变换系统，其特征在于，包括至少两个DC/DC变换装置，各DC/DC变换装置包括高压侧变换单元、变压器和低压侧变换单元，对于任意一个DC/DC变换装置，高压侧变换单元与变压器的高压侧连接，低压侧变换单元包括M个变换模块，M≥2，变压器的低压侧有M个低压端，各低压端一一对应连接低压侧变换单元的各变换模块；各DC/DC变换装置的高压侧变换单元级联设置，各DC/DC变换装置的低压侧变换单元中的各变换模块并联连接。

【技术特征摘要】
1.一种双向DC/DC变换系统，其特征在于，包括至少两个DC/DC变换装置，各DC/DC变换装置包括高压侧变换单元、变压器和低压侧变换单元，对于任意一个DC/DC变换装置，高压侧变换单元与变压器的高压侧连接，低压侧变换单元包括M个变换模块，M≥2，变压器的低压侧有M个低压端，各低压端一一对应连接低压侧变换单元的各变换模块；各DC/DC变换装置的高压侧变换单元级联设置，各DC/DC变换装置的低压侧变换单元中的各变换模块并联连接。2.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换系统，其特征在于，变压器的低压侧绕组中设置有抽头，用于将变压器的低压侧绕组分为匝数相同的M个子绕组，各子绕组一一对应连接对应低压侧变换单元的各变换模块。3.根据权利要求1或2所述的双向DC/DC变换系统，其特征在于，DC/DC变换装置中设置有双向LLC谐振网络。4.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换系统，其特征在于，高压侧变换单元为一个变换模块。5.根据权利要求1或4所述的双向DC/DC变换系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜斌，辛德锋，柳龙，安昱，张海龙，吴金龙，牛化鹏，王先为，陈旭东，孙亮，刘欣和，张浩，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司，西安许继电力电子技术有限公司，许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33