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一种高频隔离交直流变换电路，该变换电路由一交流源、一直流源、对所述交流源进行滤波的滤波电路、并联于所述直流源的滤波电容、高压储能滤波器、全桥逆变电路、第一至第二高频全桥逆变电路、第一至第二电感、第一至第二谐振电容、第一至第二高频隔离变压器、第一至第二整流电路、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。交流源的交流信号依次经过滤波电路、全桥逆变电路、第一和第二高频全桥逆变电路、第一和第二高频隔离变压器、第一和第二整流电路而到达直流侧，此为整流模式；直流源的直流信号依次经过整流电路、变压器、高频全桥逆变电路、全桥逆变电路、滤波电路而到达交流侧，此为逆变模式。

A high frequency Isolated AC / DC converter circuit

The utility model discloses a high frequency isolated AC/DC converter circuit, which consists of an AC source, a direct current source, a filter circuit for filtering the AC source, a filter capacitor parallel to the DC source, a high voltage energy storage filter, a full bridge inverter circuit, a first to second high frequency full bridge inverter circuit, and a first to second high frequency full bridge inverter circuit. Constituted of a second inductor, a first to second resonant capacitor, a first to second high frequency isolation transformer, a first to second rectifier circuit, a drive circuit for driving a switch tube, and a control circuit connected with the drive circuit. The AC signal of the AC source passes through the filter circuit, the full bridge inverter circuit, the first and second high frequency full bridge inverter circuit, the first and second high frequency isolation transformers, the first and second rectification circuits to the DC side, which is the rectification mode; the DC signal of the DC source passes through the rectification circuit, the transformer and the high frequency full bridge in turn. The inverter circuit, the full bridge inverter circuit and the filter circuit reach the AC side. This is the inverter mode.

【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，尤其涉及一种高效的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。因而，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一种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。本技术的具体实施方式之一提出一种高频隔离交直流变换电路，由交流源、直流源、对所述交流源进行滤波的滤波电路、并联于所述直流源的滤波电容、高压储能滤波器、全桥逆变电路、第一至第二高频全桥逆变电路、第一至第二电感、第一至第二谐振电容、第一至第二高频隔离变压器、第一至第二整流电路、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；所述滤波电路连接于所述交流源与所述全桥逆变电路的交流端之间；所述全桥逆变电路通过其两个直流端并联至所述高压储能滤波器；第一高频全桥逆变电路和第二高频全桥逆变电路分别通过各自的两个直流端并联至所述高压储能滤波器；或者，第一高频全桥逆变电路和第二高频全桥逆变电路串联，并且通过串联后形成的两个直流端并联至所述高压储能滤波器；所述第一高频全桥逆变电路的两个交流端分别通过所述第一电感和所述第一谐振电容连接至第一高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；所述第二高频全桥逆变电路的两个交流端分别通过所述第二电感和所述第二谐振电容连接至第二高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；第一和第二整流电路均为半桥整流电路、全桥整流电路或全波整流电路，其中：当所述第一和第二整流电路均为半桥或全桥整流电路时，均具有两个交流端和两个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有两个端口，此时：第一整流电路通过其两个交流端和两个直流端并联于第一高频隔离变压器直流源一侧的绕组和所述直流源之间；第二整流电路通过其两个交流端和两个直流端并联于第二高频隔离变压器直流源一侧的绕组和所述直流源之间；当所述第一和第二整流电路均为全波整流电路时，均具有两个交流端和一个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有三个端口，此时：第一整流电路的两个交流端分别连接至第一高频隔离变压器直流源一侧的第一端和第三端，直流端连接至所述直流源的负极；第二整流电路的两个交流端分别连接至第二高频隔离变压器直流源一侧的第一端和第三端，直流端连接至所述直流源的负极；并且，第一和第二高频隔离变压器直流源一侧的第二端均连接至所述直流源的正极。本技术的具体实施方式之二提出另一种高频隔离交直流变换电路，由交流源、直流源、对所述交流源进行滤波的滤波电路、并联于所述直流源的滤波电容、高压储能滤波器、全桥逆变电路、第一至第二高频全桥逆变电路、第一至第二电感、第一至第二谐振电容、第一至第二电容、第一至第二高频隔离变压器、第一至第二整流电路、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；所述滤波电路连接于所述交流源与所述全桥逆变电路的交流端之间；所述全桥逆变电路通过其两个直流端并联至所述高压储能滤波器；第一高频全桥逆变电路和第二高频全桥逆变电路串联，并且通过串联后形成的两个直流端并联至所述高压储能滤波器；其中，第一和第二电容串联后连接于第一和第二高频全桥逆变电路串联后形成的两个直流端之间；所述第一高频全桥逆变电路的两个交流端分别通过所述第一电感和所述第一谐振电容连接至第一高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；所述第二高频全桥逆变电路的两个交流端分别通过所述第二电感和所述第二谐振电容连接至第二高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；第一和第二整流电路均为半桥整流电路、全桥整流电路或全波整流电路，其中：当所述第一和第二整流电路均为半桥或全桥整流电路时，均具有两个交流端和两个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有两个端口，此时：第一整流电路通过其两个交流端和两个直流端并联于第一高频隔离变压器直流源一侧的绕组和所述直流源之间；第二整流电路通过其两个交流端和两个直流端并联于第二高频隔离变压器直流源一侧的绕组和所述直流源之间；当所述第一和第二整流电路均为全波整流电路时，均具有两个交流端和一个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有三个端口，此时：第一整流电路的两个交流端分别连接至第一高频隔离变压器直流源一侧的第一端和第三端，直流端连接至所述直流源的负极；第二整流电路的两个交流端分别连接至第二高频隔离变压器直流源一侧的第一端和第三端，直流端连接至所述直流源的负极；并且，第一和第二高频隔离变压器直流源一侧的第二端均连接至所述直流源的正极。本技术的具体实施方式之三，是将前述具体实施方式之二的高频隔离交直流变换电路中的第一和第二高频全桥逆变电路分别替换为第一和第二高频半桥逆变电路，同时，将第一和第二谐振电容均用导线替代。本技术提供的前述高频隔离交直流变换电路，具有以下有益效果：以设定的直流源参考电压为基准，根据对直流源的实时电压，自动切换工作于整流模式和逆变模式，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，来改变高频逆变桥(第一和第二高频全桥/半桥逆变电路)以及直流源一侧的整流电路(第一和第二整流电路)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。此外，利用高频逆变桥的开通时序控制，实现宽范围直流电压的反向转换，从而使得该拓扑在蓄电池等较宽电压变化范围类似应用中获得高效率，比传统的变换器效率提高很多。附图说明图1至图9分别是本技术不同实施例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。本技术的其中一具体实施方式提供了一种高频隔离交直流变换电路，参考图1和图2，所述高频隔离交直流变换电路由交流源V1、直流源V2、对交流源V1进行滤波的滤波电路400、并联于直流源V2的滤波电容C3、高压储能滤波器C、全桥逆变电路100、第一高频全桥逆变电路201、第二高频全桥逆变电路202、第一电感L1、第二电感L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频隔离交直流变换电路，其特征在于：由交流源(V1)、直流源(V2)、对所述交流源进行滤波的滤波电路(400)、并联于所述直流源的滤波电容(C3)、高压储能滤波器(C)、全桥逆变电路(100)、第一至第二高频全桥逆变电路(201、202)、第一至第二电感(L1、L2)、第一至第二谐振电容(C1、C2)、第一至第二高频隔离变压器(T1、T2)、第一至第二整流电路(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；所述滤波电路(400)连接于所述交流源与所述全桥逆变电路(100)的交流端之间；所述全桥逆变电路(100)通过其两个直流端并联至所述高压储能滤波器(C)；第一高频全桥逆变电路(201)和第二高频全桥逆变电路(202)分别通过各自的两个直流端并联至所述高压储能滤波器；或者，第一高频全桥逆变电路和第二高频全桥逆变电路串联，并且通过串联后形成的两个直流端并联至所述高压储能滤波器；所述第一高频全桥逆变电路(201)的两个交流端分别通过所述第一电感(L1)和所述第一谐振电容(C1)连接至第一高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；所述第二高频全桥逆变电路(202)的两个交流端分别通过所述第二电感(L2)和所述第二谐振电容(C2)连接至第二高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；第一和第二整流电路(301、302)均为半桥整流电路、全桥整流电路或全波整流电路，其中：当所述第一和第二整流电路均为半桥或全桥整流电路时，均具有两个交流端和两个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有两个端口，此时：第一整流电路(301)通过其两个交流端和两个直流端并联于第一高频隔离变压器(T1)直流源一侧的绕组和所述直流源之间；第二整流电路(302)通过其两个交流端和两个直流端并联于第二高频隔离变压器(T2)直流源一侧的绕组和所述直流源之间；当所述第一和第二整流电路均为全波整流电路时，均具有两个交流端和一个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有三个端口，此时：第一整流电路(301)的两个交流端分别连接至第一高频隔离变压器(T1)直流源一侧的第一端(11)和第三端(13)，直流端连接至所述直流源的负极；第二整流电路(302)的两个交流端分别连接至第二高频隔离变压器(T2)直流源一侧的第一端(21)和第三端(23)，直流端连接至所述直流源的负极；并且，第一和第二高频隔离变压器直流源一侧的第二端(12、22)均连接至所述直流源的正极。...

【技术特征摘要】
2018.01.29 CN 20182014674671.一种高频隔离交直流变换电路，其特征在于：由交流源(V1)、直流源(V2)、对所述交流源进行滤波的滤波电路(400)、并联于所述直流源的滤波电容(C3)、高压储能滤波器(C)、全桥逆变电路(100)、第一至第二高频全桥逆变电路(201、202)、第一至第二电感(L1、L2)、第一至第二谐振电容(C1、C2)、第一至第二高频隔离变压器(T1、T2)、第一至第二整流电路(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；所述滤波电路(400)连接于所述交流源与所述全桥逆变电路(100)的交流端之间；所述全桥逆变电路(100)通过其两个直流端并联至所述高压储能滤波器(C)；第一高频全桥逆变电路(201)和第二高频全桥逆变电路(202)分别通过各自的两个直流端并联至所述高压储能滤波器；或者，第一高频全桥逆变电路和第二高频全桥逆变电路串联，并且通过串联后形成的两个直流端并联至所述高压储能滤波器；所述第一高频全桥逆变电路(201)的两个交流端分别通过所述第一电感(L1)和所述第一谐振电容(C1)连接至第一高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；所述第二高频全桥逆变电路(202)的两个交流端分别通过所述第二电感(L2)和所述第二谐振电容(C2)连接至第二高频隔离变压器交流源一侧的两个端口；第一和第二整流电路(301、302)均为半桥整流电路、全桥整流电路或全波整流电路，其中：当所述第一和第二整流电路均为半桥或全桥整流电路时，均具有两个交流端和两个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有两个端口，此时：第一整流电路(301)通过其两个交流端和两个直流端并联于第一高频隔离变压器(T1)直流源一侧的绕组和所述直流源之间；第二整流电路(302)通过其两个交流端和两个直流端并联于第二高频隔离变压器(T2)直流源一侧的绕组和所述直流源之间；当所述第一和第二整流电路均为全波整流电路时，均具有两个交流端和一个直流端，且第一和第二高频隔离变压器直流源一侧均具有三个端口，此时：第一整流电路(301)的两个交流端分别连接至第一高频隔离变压器(T1)直流源一侧的第一端(11)和第三端(13)，直流端连接至所述直流源的负极；第二整流电路(302)的两个交流端分别连接至第二高频隔离变压器(T2)直流源一侧的第一端(21)和第三端(23)，直流端连接至所述直流源的负极；并且，第一和第二高频隔离变压器直流源一侧的第二端(12、22)均连接至所述直流源的正极。2.如权利要求1所述的高频隔离交直流变换电路，其特征在于：所述交流源(V1)为三相交流源或单相交流源；当所述交流源(V1)为三相交流源时：所述全桥逆变电路(100)为由六个开关管构成的三相全桥逆变电路，具有三个交流端；所述滤波电路(400)由三个LC滤波电路组成，分别用于对所述三相交流源的三相信号进行滤波；所述三相全桥逆变电路的三个交流端分别连接于所述三个LC滤波电路；当所述交流源(V1)为单相交流源时：所述全桥逆变电路(100)由四个开关管构成，具有两个交流端；所述滤波电路(400)是一LC滤波电路，连接于所述全桥逆变电路的两个交流端和所述单相交流源之间，用于对所述单相交流源进行滤波。3.如权利要求1所述的高频隔离交直流变换电路，其特征在于：所述第一高频全桥逆变电路(201)由第五至第八开关管(Q5～Q8)构成；所述第二高频全桥逆变电路(202)由第九至第十二开关管(Q9～Q12)构成；当所述第一高频全桥逆变电路和所述第二高频全桥逆变电路分别通过各自的两个直流端并联至所述高压储能滤波器时：第七开关管(Q7)的漏极与第五开关管(Q5)的漏极相连并引出形成所述第一高频全桥逆变电路(201)的第一直流端，该第一直流端连接至所述高压储能滤波器的正极(+BUS)；第八开关管(Q8)的源极与第六开关管(Q6)的源极相连并引出形成所述第一高频全桥逆变电路(201)的第二直流端，该第二直流端连接至所述高压储能滤波器的负极(-BUS)；第五开关管(Q5)的源极与第六开关管(Q6)的漏极相连并引出形成所述第一高频全桥逆变电路(201)的第一交流端，该第一交流端通过所述第一电感(L1)连接至第一高频隔离变压器交流源一侧的第一端(14)；第七开关管(Q7)的源极与第八开关管(Q8)的漏极相连并引出形成所述第一高频全桥逆变电路(201)的第二交流端，该第二交流端通过所述第一谐振电容(C1)连接至第一高频隔离变压器交流源一侧的第二端(15)；第十一开关管(Q11)的漏极与第九开关管(Q9)的漏极相连并引出形成所述第二高频全桥逆变电路(202)的第一直流端，该第一直流端连接至所述高压储能滤波器的正极(+BUS)；第十二开关管(Q12)的源极与第十开关管(Q10)的源极相连并引出形成所述第二高频全桥逆变电路(202)的第二直流端，该第二直流端连接至所述高压储能滤波器的负极(-BUS)；第九开关管(Q9)的源极与第十开关管(Q10)的漏极相连并引出形成所述第二高频全桥逆变电路(202)的第一交流端，该第一交流端通过所述第二电感(L2)连接至第二高频隔离变压器交流源一侧的第一端(24)；第十一开关管(Q11)的源极与第十二开关管(Q12)的漏极相连并引出形成所述第二高频全桥逆变电路(202)的第二交流端，该第二交流端通过所述第二谐振电容(C2)连接至第二高频隔离变压器交流源一侧的第二端(25)。4.如权利要求1所述的高频隔离交直流变换电路，其特征在于：所述第一高频全桥逆变电路(201)由第五至第八开关管(Q5～Q8)构成；所述第二高频全桥逆变电路(202)由第九至第十二开关管(Q9～Q12)构成；当所述第一高频全桥逆变电路和所述第二高频全桥逆变电路串联，并且通过串联后形成的两个直流端并联至所述高压储能滤波器时：第七开关管(Q7)的漏极与第五开关管(Q5)的漏极共同连接至所述高压储能滤波器的正极(+BUS)；第八开关管(Q8)的源极与第六开关管(Q6)的源极相连，并共同连接至第九开关管(Q9)的漏极与第十一开关管(Q11)的漏极相连的共同端；第五开关管(Q5)的源极与第六开关管(Q6)的漏极相连并引出形成所述第一高频全桥逆变电路(201)的第一交流端，该第一交流端通过所述第一电感(L1)连接至第一高频隔离变压器交流源一侧的第一端(14)；第七开关管(Q7)的源极与第八开关管(Q8)的漏极相连并引出形成所述第一高频全桥逆变电路(201)的第二交流端，该第二交流端通过所述第一谐振电容(C1)连接至第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦全，
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