一种用于大功率车载双向DC的逆变电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于大功率车载双向DC的逆变电路，包括前级双向BUCK稳压电路、全桥开关电路、主变压器、后级推挽开关电路、滤波缓冲电路、开关、电容C4和电容C5，当逆变电路反向工作时，低压电依次经后级推挽开关电路、主变压器和全桥开关电路整流，通过接入开关倍压整流后，由前级双向BUCK稳压电路完成输出功率控制和稳压。本实用新型专利技术是一种可实现双向工作的新颖逆变电路，可实现非常高效率的正向隔离变换，反向工作时也能输出不低于正向的输出功率，原理简单明了，易实现且成本较低，效果接近理想。

A kind of inverter circuit for high power vehicle bidirectional DC

【技术实现步骤摘要】
一种用于大功率车载双向DC的逆变电路
本技术涉及大功率车载电源领域，特别涉及到一种用于大功率车载双向DC的逆变电路。
技术介绍
车载DC的功能是把动力电池的电能转换成汽车上所有低压电器需要的低压大功率输出。现有技术中，为了解决车载DC高压侧的不间断供电的问题通常会在整车原有DC的基础上加装一套大功率逆变电源，配套地还需要加装一套复杂的切换电路，导致整套装置的成本和占用空间都较大。如图1所示，申请号为201811642305.7的专利文献公开了一种用于车载双向DC-DC的逆变电路，其可在满足成本较低、不增加整体体积的同时能可靠地实现双向功能切换。然而，这种逆变电路在实际使用时却存在诸多缺点：1)、由K1、K2和L1构成的双向BUCK/BOOST电路，在实际高压环境中使用，K1、K2的体二极管因恢复特性不佳，会产生严重的EMI和开关损耗问题；虽然该器件可以用SIC器件做替代，但其高昂的成本及体二极管的高导通压降会使得替换的性价比非常低；2)、L2、L3和C3构成的LCL电路，虽然在原边可以实现比较理想的软开关，但其代价是无论原副边都存在及其高的峰值电流，它不仅导致了原边全桥高压MOS的导通损耗，且副边峰值电流大不仅降低了同步整流效率，更严重的是对于DC这类低压输出上百安的滤波设计产生了极大困难，考虑到滤波电容的损耗问题，只能选用固态电容但价格昂贵，大量占用PCB空间，布线损耗需特殊处理；3)、在反向工作时，虽然用BOOST升压可以实现输出电压抬升和稳压作用，但是如果此时输入端瞬间负荷很大(电机类负载的特性)，BOOST电路本身是无法实现大范围限流(限功率)，而为了实现电源模块的内部保护增加一套独立的电路来实现，在过载严重时只能选择切断方式，但这种保护方式在现场应急时是最不希望发生的。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于大功率车载双向DC的逆变电路，以解决上述问题。本技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种用于大功率车载双向DC的逆变电路，包括前级双向BUCK稳压电路、全桥开关电路、主变压器和后级推挽开关电路，还包括滤波缓冲电路、开关、电容C4和电容C5，当逆变电路反向工作时，低压电依次经后级推挽开关电路、主变压器和全桥开关电路整流，通过接入开关倍压整流后，由前级双向BUCK稳压电路完成输出功率控制和稳压；所述前级双向BUCK稳压电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2和电感L2，MOS管Q1的D极与输入端相连，MOS管Q1的S极分别与二极管D1的负极以及电感L2的一端相连，电感L2的另一端分别与MOS管Q2的S极以及二极管D2的负极相连，二极管D1和二极管D2的正极与输入地线相连；所述滤波缓冲电路包括二极管D3、二极管D4、电感L3和电感L4，MOS管Q2的D极分别与二极管D3的负极以及电感L3的一端相连；电容C4和电容C5串联且其串联后的一端与二极管D3的正极以及电感L3的另一端相连，串联后的另一端与二极管D4的负极以及电感L4的一端相连，二极管D4的正极以及电感L4的另一端均与输入地线相连。进一步的，所述全桥开关电路包括MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q3的D极和MOS管Q5的D极相连，并同时与MOS管Q2的D极相连，MOS管Q3的S极和MOS管Q4的D极均与主变压器的原边绕组的一端相连；MOS管Q5的S极和MOS管Q6的D极均与主变压器的原边绕组的另一端相连；MOS管Q4的S极以及MOS管Q6的S极均与输入地线相连。进一步的，开关的两端分别与电容C4和电容C5的公共点以及MOS管Q3的S极相连。进一步的，所述后级推挽开关电路在逆变电路正向工作时完成输出同步整流功能；在逆变电路反向工作时完成推挽主电路功能。进一步的，所述后级推挽开关电路包括MOS管Q52、MOS管Q51、MOS管Q53、电容C51、电容C40和电感L50，MOS管Q52的D极和MOS管Q51的D极分别与主变压器的副边绕组的两端相连，MOS管Q53的D极通过电容C51与主变压器的副边绕组的中间抽头相连，MOS管Q52、MOS管Q51和MOS管Q53的S极均与输出地线相连；主变压器的副边绕组的中间抽头通过电感L50与输出端相连，电容C40设于输出端和输出地线之间。进一步的，还包括控制电路，所述控制电路用于控制逆变电路在正向工作和反向工作之间进行切换。进一步的，还包括输入滤波电路，所述输入滤波电路包括电感L1和电容C1，MOS管Q1的D极通过电感L1与输入端相连，电容C1的两端分别于MOS管Q1的D极与输入地线相连。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：本技术是一种在普通车载DC电源的基础上为了实现反向应急电源的功能需要而特别设计的电源电路，在选择方案构成时贴合实际使用条件，可实现双向工作，很好地解决了常态工作效果不佳地问题。并具有如下优点：1)、正向工作时，输入第一级是BUCK，续流管D1可选用普通超快恢复管，开关管Q1也可以选用普通高压MOS管，以上选型成本低，效果佳。2)、第二级全桥主电路为全脉宽工作，可以实现软开关特性。由于不存在谐振电感，不仅降低了成本，且峰值电流更小，效率更高。同样在输出级，只需要同一个很小的电感就可以实现滤波级的低纹波，用少量普通高频电解就可以实现长寿命工作。3)、反向工作时，为了达到升压的效果，废弃BOOST有源技术方案，创新地引入无源倍压电路；为了克服倍压开关闭合瞬间产生严重的浪涌电流及DV/DT，设计了专用特殊滤波电路(如图4)，该特殊倍压滤波电路用两个回路电感L3’、L4’来限制瞬态电流，同时接入D3’、D4’来维持C4’、C5’的滤波效果，从而完成了用继电器切换的无源电路来实现在高频变压器一侧的低成本高可靠升压。端口加一级反向BUCK，利用其与生俱来的逐波限流特性，在实现过载保护的同时能最大限度持续输出最大功率。本技术可实现非常高效率的正向隔离变换，反向工作时也能输出不低于正向的输出功率；在实现车载DC双向功能时采用的技术方案，在原理、成本及功能方面都非常理想并贴合使用场景要求的。附图说明图1为现有的用于车载双向DC-DC的逆变电路的示意图。图2为本技术所述的用于大功率车载双向DC的逆变电路的原理图。图3为本技术所述的用于大功率车载双向DC的逆变电路的实际案例原理图。图4为本技术所述的特殊滤波电路。具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术。参见图2，本技术所述的一种用于大功率车载双向DC的逆变电路，包括前级双向BUCK稳压电路、全桥开关电路及滤波电路、主变压器T1、后级推挽开关电路和MCU控制电路；还包括滤波缓冲电路、开关、电容C4和电容C5。当逆变电路反向工作时，低压电依次经后级推挽开关电路、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大功率车载双向DC的逆变电路，包括前级双向BUCK稳压电路、全桥开关电路、主变压器和后级推挽开关电路，其特征在于：还包括滤波缓冲电路、开关、电容C4和电容C5，当逆变电路反向工作时，低压电依次经后级推挽开关电路、主变压器和全桥开关电路整流，通过接入开关倍压整流后，由前级双向BUCK稳压电路完成输出功率控制和稳压；所述前级双向BUCK稳压电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2和电感L2，MOS管Q1的D极与输入端相连，MOS管Q1的S极分别与二极管D1的负极以及电感L2的一端相连，电感L2的另一端分别与MOS管Q2的S极以及二极管D2的负极相连，二极管D1和二极管D2的正极与输入地线相连；所述滤波缓冲电路包括二极管D3、二极管D4、电感L3和电感L4，MOS管Q2的D极分别与二极管D3的负极以及电感L3的一端相连；电容C4和电容C5串联且其串联后的一端与二极管D3的正极以及电感L3的另一端相连，串联后的另一端与二极管D4的负极以及电感L4的一端相连，二极管D4的正极以及电感L4的另一端均与输入地线相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于大功率车载双向DC的逆变电路，包括前级双向BUCK稳压电路、全桥开关电路、主变压器和后级推挽开关电路，其特征在于：还包括滤波缓冲电路、开关、电容C4和电容C5，当逆变电路反向工作时，低压电依次经后级推挽开关电路、主变压器和全桥开关电路整流，通过接入开关倍压整流后，由前级双向BUCK稳压电路完成输出功率控制和稳压；所述前级双向BUCK稳压电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2和电感L2，MOS管Q1的D极与输入端相连，MOS管Q1的S极分别与二极管D1的负极以及电感L2的一端相连，电感L2的另一端分别与MOS管Q2的S极以及二极管D2的负极相连，二极管D1和二极管D2的正极与输入地线相连；所述滤波缓冲电路包括二极管D3、二极管D4、电感L3和电感L4，MOS管Q2的D极分别与二极管D3的负极以及电感L3的一端相连；电容C4和电容C5串联且其串联后的一端与二极管D3的正极以及电感L3的另一端相连，串联后的另一端与二极管D4的负极以及电感L4的一端相连，二极管D4的正极以及电感L4的另一端均与输入地线相连。


2.根据权利要求1所述的用于大功率车载双向DC的逆变电路，其特征在于：所述全桥开关电路包括MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q3的D极和MOS管Q5的D极相连，并同时与MOS管Q2的D极相连，MOS管Q3的S极和MOS管Q4的D极均与主变压器的原边绕组的一端相连；MOS管Q5的S极和MOS管Q6的D极均与主变压器的原边绕组的另一端相连；MOS管Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶敬恒，魏晋科，王嘉琪，
申请(专利权)人：嘉善中正新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33