一种双向直流变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种双向直流变换器，包括：第一直流电源网络、第二直流电源网络、BUCK/BOOST变换器模块、第一滤波网络、第二滤波网络、第三滤波网络、LLC谐振变换器、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块。本发明专利技术的双向直流变换器实现了直流电源网络的能量双向流动，通过控制第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块的切换，使得所述双向直流变换器内部电路无需双向运行，因此其采用的LLC谐振变换器可以采用单向LLC谐振变换器，从而提高变换器效率，并降低功率器件耐压要求，因此LLC谐振变换器中的开关器件可以使用传统的硅MOSFET管，从而可以降低变换器成本。低变换器成本。低变换器成本。

【技术实现步骤摘要】
一种双向直流变换器


[0001]本专利技术涉及新能源领域，更具体地说，涉及一种双向直流变换器。

技术介绍

[0002]目前随着新能源汽车与储能的快速发展，双向电力电子变换技术越发重要。其中双向直流变换器广泛应用于光储充并网系统、新能源汽车电池管理系统V2G(Vehicle to grid)等。图1是现有技术的双向直流变换器的电路原理框图。如图1所示，现有技术的双向直流变换器电路包括依次连接的直流电源网络V1，第一滤波网络，第一DC/DC变换装置，第二滤波网络，第二DC/DC变换装置，第三滤波网络，直流电源网络V2。所述第一和第二DC/DC变换装置均为双向变换拓扑结构，因此其中采用的功率半导体大多采用SIC MOSFET，价格比传统的SI MOSFET高很多。所述第一DC/DC变换装置主要为高频隔离的LLC谐振变换，正向工作时可以实现功率管零压开通，而反向工作时无法实现零压开通，导致效率低。第二DC/DC变换装置主要为BUCK或BOOST变换器，正向工作时只能工作在BUCK模式，反向工作时只能工作在BOOST模式，此时要保证输出直流电源网络V2的电压范围，则第二滤波网络的电压必须很高，且变化范围窄，从而导致输入直流电源网络V1、V2无法兼顾宽电压范围与带载能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种在提升变换器效率且降低功率器件耐压要求的同时，提升输入和输出直流电压的范围并能兼顾带载能力的双向直流变换器。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双向直流变换器，包括：第一直流电源网络、第二直流电源网络、BUCK/BOOST变换器模块、第一滤波网络、第二滤波网络、第三滤波网络、LLC谐振变换器、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块；
[0005]所述第一直流电源网络经所述第一开关模块连接所述第一滤波网络、经所述第二开关模块连接所述第三滤波网络，所述第二直流电源网络经所述第三开关模块连接所述第一滤波网络、经所述第四开关模块连接所述第三滤波网络；所述BUCK/BOOST变换器模块、所述第二滤波网络和所述LLC谐振变换器依次连接在所述第一滤波网络和所述第三滤波网络之间；
[0006]所述第一开关模块和所述第四开关模块导通时，所述双向直流变换器的功率传导方向是从所述第一直流电源网络到所述第二直流电源网络；当所述第二开关模块和所述第三开关模块导通时，所述双向直流变换器的功率传导方向是从所述第二直流电源网络到所述第一直流电源网络；
[0007]所述BUCK/BOOST变换器模块基于输入电压和需求电压之间的差值分别工作在BUCK模式，BOOST模式或不工作，所述LLC谐振变换器为单向LLC谐振变换器。
[0008]在本专利技术所述的双向直流变换器中，所述BUCK/BOOST变换器模块包括开关切换单元和BUCK/BOOST变换器，所述开关切换单元包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关，所述第一切换开关连接在所述第一滤波网络和所述BUCK/BOOST变换器之间，所述第二切换开关连接在所述第一滤波网络和所述第二滤波网络之间，所述第三切换开关连接在所述第一滤波网络和所述BUCK/BOOST变换器之间；
[0009]当所述输入电压和所述需求电压之间的差值大于第一设定值时，所述第一切换开关闭合、所述第二切换开关和所述第三切换开关断开，所述BUCK/BOOST变换器工作在BUCK模式；当所述输入电压和所述需求电压之间的差值小于第二设定值时，所述第三切换开关闭合、所述第二切换开关和所述第一切换开关断开，所述BUCK/BOOST变换器工作在BOOST模式；当所述输入电压和所述需求电压之间的差值位于所述第一设定值和所述第二设定值之间时，所述第二切换开关闭合、所述第三切换开关和所述第一切换开关断开，所述BUCK/BOOST变换器不工作。
[0010]在本专利技术所述的双向直流变换器中，所述BUCK/BOOST变换器包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一电感，所述第一切换开关的第一端连接所述第一滤波网络的第一端、第二端连接所述第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端连接所述第一二极管的阴极、所述第一电感的第一端和所述第三切换开关的第二端，所述第三切换开关的第一端连接所述第一滤波网络的第一端，所述第一电感的第二端连接所述第二二极管的阳极和所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述第一二极管的阳极、所述第一滤波网络的第二端和所述第二滤波网络的第二端，所述第二二极管的阴极连接所述第二滤波网络的第一端，所述第二切换开关的第一端连接所述第一滤波网络的第一端、第二端连接所述第二滤波网络的第一端；所述第一开关管和所述第二开关管的控制端接收控制信号。
[0011]在本专利技术所述的双向直流变换器中，所述第一切换开关、所述第二切换开关和所述第三切换开关分别包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器的控制信号互锁以保证任一时刻只有一个继电器闭合。
[0012]在本专利技术所述的双向直流变换器中，所述第一开关管和所述第二开关管为IGBT管，所述IGBT管的栅极为开关管的控制端、源极为所述开关管的第二端、漏极为所述开关管的第一端；所述第一二极管和所述第二二极管为快恢复二极管。
[0013]在本专利技术所述的双向直流变换器中，所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块和所述第四开关模块包括双刀双掷开关继电器，所述双刀双掷开关继电器为高压双刀双掷开关继电器。
[0014]在本专利技术所述的双向直流变换器中，所述LLC谐振变换器包括第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、变压器、谐振电容、谐振电感、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管；
[0015]所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的控制端接收控制信号，所述第三开关管的第一端连接所述第二滤波网络的第一端和所述第五开关管的第一端、第二端连接所述第四开关管的第一端和所述谐振电容的第一端，所述第四开关管的第二端连接所述第二滤波网络的第二端和所述第六开关管的第二端，所述第五开关管的第二端连接所述第六开关管的第一端和所述谐振电感的第一端，所述谐振电感的第二
端连接所述变压器的原边第一端，所述谐振电容的第二端连接所述变压器的原边第二端，所述变压器的副边第一端连接所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阴极、副边第二端连接所述第五二极管的阳极和第六二极管的阴极，所述第三二极管的阴极和所述第五二极管的阴极连接所述第三滤波网络的第一端，所述第六二极管的阳极和所述第四二极管的阳极连接所述第三滤波网络的第二端。
[0016]在本专利技术所述的双向直流变换器中，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管为硅MOSFET管，所述硅MOSFET管的栅极为开关管的控制端，源极为所述开关管的第二端、漏极为所述开关管的第一端；所述第三二极管、所述第四二极管、所述第五二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向直流变换器，其特征在于，包括：第一直流电源网络、第二直流电源网络、BUCK/BOOST变换器模块、第一滤波网络、第二滤波网络、第三滤波网络、LLC谐振变换器、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块和第四开关模块；所述第一直流电源网络经所述第一开关模块连接所述第一滤波网络、经所述第二开关模块连接所述第三滤波网络，所述第二直流电源网络经所述第三开关模块连接所述第一滤波网络、经所述第四开关模块连接所述第三滤波网络；所述BUCK/BOOST变换器模块、所述第二滤波网络和所述LLC谐振变换器依次连接在所述第一滤波网络和所述第三滤波网络之间；所述第一开关模块和所述第四开关模块导通时，所述双向直流变换器的功率传导方向是从所述第一直流电源网络到所述第二直流电源网络；当所述第二开关模块和所述第三开关模块导通时，所述双向直流变换器的功率传导方向是从所述第二直流电源网络到所述第一直流电源网络；所述BUCK/BOOST变换器模块基于输入电压和需求电压之间的差值分别工作在BUCK模式，BOOST模式或不工作，所述LLC谐振变换器为单向LLC谐振变换器。2.根据权利要求1所述的双向直流变换器，其特征在于，所述BUCK/BOOST变换器模块包括开关切换单元和BUCK/BOOST变换器，所述开关切换单元包括第一切换开关、第二切换开关和第三切换开关，所述第一切换开关连接在所述第一滤波网络和所述BUCK/BOOST变换器之间，所述第二切换开关连接在所述第一滤波网络和所述第二滤波网络之间，所述第三切换开关连接在所述第一滤波网络和所述BUCK/BOOST变换器之间；当所述输入电压和所述需求电压之间的差值大于第一设定值时，所述第一切换开关闭合、所述第二切换开关和所述第三切换开关断开，所述BUCK/BOOST变换器工作在BUCK模式；当所述输入电压和所述需求电压之间的差值小于第二设定值时，所述第三切换开关闭合、所述第二切换开关和所述第一切换开关断开，所述BUCK/BOOST变换器工作在BOOST模式；当所述输入电压和所述需求电压之间的差值位于所述第一设定值和所述第二设定值之间时，所述第二切换开关闭合、所述第三切换开关和所述第一切换开关断开，所述BUCK/BOOST变换器不工作。3.根据权利要求2所述的双向直流变换器，其特征在于，所述BUCK/BOOST变换器包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一电感，所述第一切换开关的第一端连接所述第一滤波网络的第一端、第二端连接所述第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端连接所述第一二极管的阴极、所述第一电感的第一端和所述第三切换开关的第二端，所述第三切换开关的第一端连接所述第一滤波网络的第一端，所述第一电感的第二端连接所述第二二极管的阳极和所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述第一二极管的阳极、所述第一滤波网络的第二端和所述第二滤波网络的第二端，所述第二二极管的阴极连接所述第二滤波网络的第一端，所述第二切换开关的第一端连接所述第一滤波网络的第一端、第二端连接所述第二滤波网络的第一端；所述第一开关管和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志永，任祖德，邓礼宽，
申请(专利权)人：深圳市优优绿能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：