一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器，包括第一、二直流电源，第一、二电感，第一、二、三、四、五、六、七、八开关管，第一、二、三电容，变压器；第一直流电源与第一、二电感连接；第一电感与第一、二开关管，变压器连接；第二电感与第三、四开关管、变压器连接；第一开关管与第三开关管、第一电容连接；第二开关管与第四开关管、第一电容连接；变压器与第五、六、七开关管连接；变压器与第八开关管，第二、三电容连接；第七开关管与第八开关管连接；第五开关管与第二电容、第二直流电源连接；第六开关管与第三电容、第二直流电源连接。本实用新型专利技术具有高电压增益、低电流纹波、宽电压范围的优点。

A high gain bidirectional DC / DC converter for energy storage system

The utility model discloses a high gain bidirectional DC / DC converter suitable for energy storage system, which comprises a first and a second DC power supply, a first and a second inductors, a first, a second, a third, a fourth, a fifth, a sixth, a seventh and an eighth switch tubes, a first, a second and a third capacitors, and a transformer; a first DC power source is connected with a first and a second inductors; a first inductor is connected with a first and a second switch tubes, and a transformer; and The second inductor is connected with the third, fourth switch tubes and transformers; the first switch tube is connected with the third switch tube and the first capacitor; the second switch tube is connected with the fourth switch tube and the first capacitor; the transformer is connected with the fifth, sixth and seventh switch tubes; the transformer is connected with the eighth switch tube and the second and third capacitors; the seventh switch tube is connected with the eighth switch tube; the fifth switch tube is connected with the second capacitor The sixth switch is connected with the third capacitor and the second DC power supply. The utility model has the advantages of high voltage gain, low current ripple and wide voltage range.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器
本技术涉及直流高增益双向变换的
，尤其涉及一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器，属于电力电子领域的高频开关电源方向。
技术介绍
我国的可再生新能源已经进入了快速发展期，基于储能系统和光伏发电、风力发电等新能源发电系统构成的直流微电网受到了越来越多学者的关注。光伏发电、风力发电等可再生能源发电具有发电时间、发电量的随机性，而这些随机性，会对接入大电网造成冲击，故在直流微网中必须具有储能系统，来实现对可再生能源的削峰填谷。由于直流微网中的直流母线电压通常为400V或以上，储能元件的电压额定值一般较低，而且储能单元串联降低了可靠性，因此需要具有高电压增益的DC/DC变换器。而传统的隔离式双向全桥DC/DC变换器单依靠调整变压器匝比实现高增益，具有电压可变范围窄、储能侧电流纹波大以及控制复杂的缺点。有学者提出隔离式电流型双向DC/DC变换器，拓宽了电压范围和通过交错的方式减少了电流纹波，但是其在控制上依旧存在多个控制变量耦合导致控制复杂的问题。因此研究适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器对直流微电网中的储能系统有重要意义。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有的适用于储能系统的隔离式双向DC/DC变换器不能实现宽电压范围软开关、电流纹波大、多个控制变量耦合导致控制复杂的问题，提出了一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器，包括有第一直流电源，第一电感，第二电感，第一开关管及其反并联二极管和寄生电容，第二开关管及其反并联二极管和寄生电容，第三开关管及其反并联二极管和寄生电容，第四开关管及其反并联二极管和寄生电容，第一电容，变压器及其原边串联的等效同名端漏感和副边并联的励感，第五开关管及其反并联二极管和寄生电容，第六开关管及其反并联二极管和寄生电容，第七开关管及其反并联二极管和寄生电容，第八开关管及其反并联二极管和寄生电容，第二电容，第三电容，第二直流电源；其中，所述第一直流电源的正极分别与第一电感的一端、第二电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与第一开关管的源极、第二开关管的漏极、变压器原边串联的等效同名端漏感连接，所述第二电感的另一端分别与第三开关管的源极、第四开关管的漏极、变压器原边的异名端连接，所述第一开关管的漏极分别与第三开关管的漏极、第一电容的正极连接，所述第二开关管的源极分别与第四开关管的源极、第一电容的负极连接，所述变压器副边的同名端分别与第五开关管的源极、第六开关管的漏极、第七开关管的漏极连接，所述变压器副边的异名端分别与第八开关管的漏极、第二电容的负极、第三电容的正极连接，所述第七开关管的源极与第八开关管的源极连接，所述第五开关管的漏极分别与第二电容的正极、第二直流电源的正极连接，所述第六开关管的源极分别与第三电容的负极、第二直流电源的负极连接。进一步，所述第一开关管和第二开关管、第三开关管和第四开关管、第五开关管和第七开关管、第六开关管和第八开关管分别互补导通，且所述第一开关管和第四开关管、第五开关管和第六开关管相位相差180°，所述第一开关管和第五开关管的相位差为移相角且在-90°到90°之间，所述第二开关管、第四开关管、第七开关管、第八开关管的占空比D相同且大于0.5。进一步，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管为具有逆导特性的功率开关管。进一步，所述变压器原副边的匝比为n:1，其中n为变压器的原边匝数除以副边匝数商。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、电压稳态增益为可以通过合理地调节变压器的匝比，使得变换器可以具有所需的高电压增益。2、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管均可实现零电压开通，可以减少开关损耗和电磁干扰。3、第七开关管和第八开关管的电压应力仅为第二直流电源的一半，不仅降低了电路的成本，而且适用于高电压的场合。4、第一电感和第二电感的电流交错，可以使第一直流电源的电流源纹波减少，提高作为第一直流电源的储能电池的使用寿命。附图说明图1为本技术的适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器的电路图。图2为电路在一个开关周期中主要元件的电压电流波形图。图3a为电路在一个开关周期内的电路模态图之一。图3b为电路在一个开关周期内的电路模态图之二。图3c为电路在一个开关周期内的电路模态图之三。图3d为电路在一个开关周期内的电路模态图之四。图3e为电路在一个开关周期内的电路模态图之五。图3f为电路在一个开关周期内的电路模态图之六。图3g为电路在一个开关周期内的电路模态图之七。图3h为电路在一个开关周期内的电路模态图之八。图3i为电路在一个开关周期内的电路模态图之九。图3j为电路在一个开关周期内的电路模态图之十。具体实施方式下面结合具体实施案例对本技术适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器作进一步说明。参见图1所示，本实施案例所提供的适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器，包含有第一直流电源V1，第一电感L1，第二电感L2，第一开关管Q1a及其反并联二极管D1a和寄生电容C1a，第二开关管Q1及其反并联二极管D1和寄生电容C1，第三开关管Q2a及其反并联二极管D2a和寄生电容C2a，第四开关管Q2及其反并联二极管D2和寄生电容C2，第一电容CC，变压器T及其原边串联的等效同名端漏感Lr和副边并联的励感Lm，第五开关管S1及其反并联二极管Ds1和寄生电容Cs1，第六开关管S2及其反并联二极管Ds2和寄生电容Cs2，第七开关管S3及其反并联二极管Ds3和寄生电容Cs3，第八开关管S4及其反并联二极管Ds4和寄生电容Cs4，第二电容Cu，第三电容Cd，第二直流电源V2；其中，所述第一直流电源V1的正极分别与第一电感L1的一端、第二电感L2的一端连接，第一电感L1的另一端分别与第一开关管Q1a的源极、第二开关管Q1的漏极、变压器T原边串联的等效同名端漏感Lr连接，第二电感L2的另一端分别与第三开关管Q2a的源极、第四开关管Q2的漏极、变压器T原边的异名端连接，第一开关管Q1a的漏极分别与第三开关管Q2a的漏极、第一电容CC的正极连接，第二开关管Q1的源极分别与第四开关管Q2的源极、第一电容CC的负极连接，变压器T副边的同名端分别与第五开关管S1的源极、第六开关管S2的漏极、第七开关管S3的漏极连接，变压器T副边的异名端分别与第八开关管S4的漏极、第二电容Cu的负极、第三电容Cd的正极连接，第七开关管S3的源极与第八开关管S4的源极连接，第五开关管S1的漏极分别与第二电容Cu的正极、第二直流电源V2的正极连接，第六开关管S2的源极分别与第三电容Cd的负极、第二直流电源V2的负极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器，其特征在于：包括有第一直流电源(V

【技术特征摘要】
1.一种适用于储能系统的高增益双向DC/DC变换器，其特征在于：包括有第一直流电源(V1)，第一电感(L1)，第二电感(L2)，第一开关管(Q1a)及其反并联二极管(D1a)和寄生电容(C1a)，第二开关管(Q1)及其反并联二极管(D1)和寄生电容(C1)，第三开关管(Q2a)及其反并联二极管(D2a)和寄生电容(C2a)，第四开关管(Q2)及其反并联二极管(D2)和寄生电容(C2)，第一电容(CC)，变压器(T)及其原边串联的等效同名端漏感(Lr)和副边并联的励感(Lm)，第五开关管(S1)及其反并联二极管(Ds1)和寄生电容(Cs1)，第六开关管(S2)及其反并联二极管(Ds2)和寄生电容(Cs2)，第七开关管(S3)及其反并联二极管(Ds3)和寄生电容(Cs3)，第八开关管(S4)及其反并联二极管(Ds4)和寄生电容(Cs4)，第二电容(Cu)，第三电容(Cd)，第二直流电源(V2)；其中，所述第一直流电源(V1)的正极分别与第一电感(L1)的一端、第二电感(L2)的一端连接，所述第一电感(L1)的另一端分别与第一开关管(Q1a)的源极、第二开关管(Q1)的漏极、变压器(T)原边串联的等效同名端漏感(Lr)连接，所述第二电感(L2)的另一端分别与第三开关管(Q2a)的源极、第四开关管(Q2)的漏极、变压器(T)原边的异名端连接，所述第一开关管(Q1a)的漏极分别与第三开关管(Q2a)的漏极、第一电容(CC)的正极连接，所述第二开关管(Q1)的源极分别与第四开关管(Q2)的源极、第一电容(CC)的负极连接，所述变压器(T)副边的同名端分别与第五开关管(S1)的源极、第六开关管(S2)的漏极、第七开关管(S3)的漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾君，严志星，刘俊峰，林尉杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44