一种高变比双向半桥倍流变换器制造技术

本发明专利技术提供了电力电子领域的一种高变比双向半桥倍流变换器，包括一低压电源V1、一高压电源V2、一高频变压器Tx、一电容C3、一隔直电容Cb、一倍流整流电路、一半桥电路以及一半桥分压电路；所述高频变压器Tx的原边的匝数为Np，所述高频变压器Tx的副边的匝数为Ns；所述低压电源V1、电容C3以及倍流整流电路相互并联，所述倍流整流电路与高频变压器Tx的原边连接；所述高压电源V2、半桥电路以及半桥分压电路相互并联；所述隔直电容Cb的一端与高频变压器Tx的副边的c端连接，另一端与半桥电路连接；所述高频变压器Tx的副边的d端与半桥分压电路连接。本发明专利技术的优点在于：降低了电流纹波以及开关管应力，提升了变换器的安全性以及变比，且结构简单、控制方法简单。

A Bidirectional Half-Bridge Double Current Converter with High Variable Ratio

【技术实现步骤摘要】
一种高变比双向半桥倍流变换器
本专利技术涉及电力电子领域，特别指一种高变比双向半桥倍流变换器。
技术介绍
双向DC/DC变换器是一种既能实现能量双向传输又能实现电气隔离的DC-DC变换拓扑，在电动汽车系统、电能质量调节系统、电池储能系统、可再生能源发电以及光伏微电网储能系统领域有广阔的应用前景。与其它拓扑相比，该类拓扑利用变压器进行能量双向传输，可以实现低压端和高压端之间的高变比能量双向转换，具备主电路的开关管容易实现软开关、功耗低、效率高、体积小等特点，因而广泛应用于开关电源等电力电子产品领域。传统的变换器包括如下三种类型：其一是非隔离型单向并联DC/DC变换器，该变换器由两个或者多个单向DC/DC变换器并联组成；这种变换器的优点是功率可以并联成很大，但是存在如下缺点：并联单向DC/DC变换器数量多，设计成本高，体积大，控制方法复杂，并且输入和输出不隔离，安全性低，电源存在异常后对负载的损害大，在安全性高的一些应用场合上不适用。其二是隔离电压型双向DC/DC变换器，该变换器包括一组电气隔离变压器，两组高频整流/逆变单元；这种变换器的优点是通过电压进行控制，响应速度较快，但是存在如下缺点：开关管存在压降，低压侧的电压不能过低，并且输入端没有电感结构而只有储能电容，不适合电压变比很大并且输入端要求较小电流纹波的场合。其三是移相控制双向DC/DC变换器，该变换器包括一组电气隔离变压器，一组电感单元，两组高频整流/逆变单元；这种变换器的优点是利用移相控制两边的开关信号的相位差，可以使能量从一侧转移到另一侧，具备软开关方式，工作效率高，但是存在如下缺点：控制方法较复杂，并且两侧开关管都在工作，电路中存在很大的环流，开关管电流应力大。因此，如何提供一种电流纹波小、开关管应力小、安全性高、高变比、结构简单且控制方法简单的变换器，成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种高变比双向半桥倍流变换器，实现降低电流纹波以及开关管应力，提升变换器的安全性以及变比，且结构简单、控制方法简单。本专利技术是这样实现的：一种高变比双向半桥倍流变换器，包括一低压电源V1、一高压电源V2、一高频变压器Tx、一电容C3、一隔直电容Cb、一倍流整流电路、一半桥电路以及一半桥分压电路；所述高频变压器Tx的原边的匝数为Np，所述高频变压器Tx的副边的匝数为Ns；所述低压电源V1、电容C3以及倍流整流电路相互并联，所述倍流整流电路与高频变压器Tx的原边连接；所述高压电源V2、半桥电路以及半桥分压电路相互并联；所述隔直电容Cb的一端与高频变压器Tx的副边的c端连接，另一端与半桥电路连接；所述高频变压器Tx的副边的d端与半桥分压电路连接。进一步地，所述倍流整流电路包括一电感L1、一电感L2、一开关二级管M1以及一开关二级管M2；所述电感L1的一端与低压电源V1的正极连接，另一端与所述开关二级管M1以及高频变压器Tx的原边的a端连接；所述电感L2的一端与低压电源V1的正极连接，另一端与所述开关二级管M2以及高频变压器Tx的原边的b端连接；所述开关二级管M1以及开关二级管M2均与低压电源V1的负极连接。进一步地，所述半桥电路包括一开关二级管M3以及一开关二级管M4；所述开关二级管M3的一端与高压电源V2的正极连接，另一端与所述隔直电容Cb以及开关二级管M4连接；所述开关二级管M4与高压电源V2的负极连接。进一步地，所述半桥分压电路包括一电容C1以及一电容C2；所述电容C1的一端与高压电源V2的正极连接，另一端与所述电容C2以及高频变压器Tx的副边的d端连接；所述电容C2与高压电源V2的负极连接。本专利技术的优点在于：1、通过设置所述电感L1以及电感L2对电流进行分流，实现了对电流纹波进行分摊，进而达到了降低电流纹波、降低电感L1以及电感L2的铜损的效果。2、通过在所述高频变压器Tx的原边设置开关二级管M1以及开关二级管M2对电压进行分压，在所述高频变压器Tx的副边设置开关二级管M3以及开关二级管M4对电压进行分压，实现了降低各个开关二级管的应力。3、仅设置一个所述高频变压器Tx，电路结构简单；通过所述高频变压器Tx对输入以及输出进行隔离，提升了安全性。4、通过控制所述开关二级管M1、开关二级管M2、开关二级管M3以及开关二级管M4的通断即可对所述一种高变比双向半桥倍流变换器进行控制，控制方法简单。5、通过设置所述开关二级管M1以及开关二级管M2对电压进行分压，减小单个开关二级管的压降，以及设置所述电感L1以及电感L2，实现高频变压器Tx的高变比。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术一种高变比双向半桥倍流变换器的电路图。图2是本专利技术降压模式的阶段1的电路图。图3是本专利技术降压模式的阶段2的电路图。图4是本专利技术降压模式的阶段3的电路图。图5是本专利技术降压模式的阶段4的电路图。图6是本专利技术降压模式电压与电流波形示意图。图7是本专利技术升压模式的阶段1的电路图。图8是本专利技术升压模式的阶段2的电路图。图9是本专利技术升压模式的阶段3的电路图。图10是本专利技术升压模式的阶段4的电路图。图11是本专利技术升压模式电压与电流波形示意图。图12是传统非隔离型单向并联DC/DC变换器的电路原理框图。图13是传统隔离电压型双向DC/DC变换器的电路原理框图。图14是传统移相控制双向DC/DC变换器的电路原理框图。具体实施方式请参照图1至图14所示，本专利技术一种高变比双向半桥倍流变换器的较佳实施例，包括一低压电源V1、一高压电源V2、一高频变压器Tx、一电容C3、一隔直电容Cb、一倍流整流电路、一半桥电路以及一半桥分压电路；所述高频变压器Tx的原边的匝数为Np，所述高频变压器Tx的副边的匝数为Ns；所述低压电源V1、电容C3以及倍流整流电路相互并联，所述倍流整流电路与高频变压器Tx的原边连接；所述高压电源V2、半桥电路以及半桥分压电路相互并联；所述隔直电容Cb的一端与高频变压器Tx的副边的c端连接，另一端与半桥电路连接；所述高频变压器Tx的副边的d端与半桥分压电路连接。所述隔直电容Cb用于隔离高频变压器Tx与半桥电路，同时又承担着传输信号的功能；仅设置一个所述高频变压器Tx，电路结构简单；通过所述高频变压器Tx对输入以及输出进行隔离，提升了安全性。所述倍流整流电路包括一电感L1、一电感L2、一开关二级管M1以及一开关二级管M2；所述电感L1的一端与低压电源V1的正极连接，另一端与所述开关二级管M1以及高频变压器Tx的原边的a端连接；所述电感L2的一端与低压电源V1的正极连接，另一端与所述开关二级管M2以及高频变压器Tx的原边的b端连接；所述开关二级管M1以及开关二级管M2均与低压电源V1的负极连接。通过设置所述电感L1以及电感L2对电流进行分流，实现了对电流纹波进行分摊，进而达到了降低电流纹波、降低电感L1以及电感L2的铜损的效果。通过设置所述开关二级管M1以及开关二级管M2对电压进行分压，减小单个开关二级管的压降，以及设置所述电感L1以及电感L2，实现高频变压器Tx的高变比。所述半桥电路包括一开关二级管M3以及一开关二级管M4；所述开关二级管M3的一端与高压电源V2的正极连接，另一端与所述隔直电容Cb以及开关二级管M4连接；所述开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高变比双向半桥倍流变换器，其特征在于：包括一低压电源V1、一高压电源V2、一高频变压器Tx、一电容C3、一隔直电容Cb、一倍流整流电路、一半桥电路以及一半桥分压电路；所述高频变压器Tx的原边的匝数为Np，所述高频变压器Tx的副边的匝数为Ns；所述低压电源V1、电容C3以及倍流整流电路相互并联，所述倍流整流电路与高频变压器Tx的原边连接；所述高压电源V2、半桥电路以及半桥分压电路相互并联；所述隔直电容Cb的一端与高频变压器Tx的副边的c端连接，另一端与半桥电路连接；所述高频变压器Tx的副边的d端与半桥分压电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种高变比双向半桥倍流变换器，其特征在于：包括一低压电源V1、一高压电源V2、一高频变压器Tx、一电容C3、一隔直电容Cb、一倍流整流电路、一半桥电路以及一半桥分压电路；所述高频变压器Tx的原边的匝数为Np，所述高频变压器Tx的副边的匝数为Ns；所述低压电源V1、电容C3以及倍流整流电路相互并联，所述倍流整流电路与高频变压器Tx的原边连接；所述高压电源V2、半桥电路以及半桥分压电路相互并联；所述隔直电容Cb的一端与高频变压器Tx的副边的c端连接，另一端与半桥电路连接；所述高频变压器Tx的副边的d端与半桥分压电路连接。2.如权利要求1所述的一种高变比双向半桥倍流变换器，其特征在于：所述倍流整流电路包括一电感L1、一电感L2、一开关二级管M1以及一开关二级管M2；所述电感L1的一端与低压电源V1的正极连接，另一端与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤平，陈志坚，朱建锋，
申请(专利权)人：福建星云电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35