一种超高频双向DC-DC变换器制造技术

技术编号:35498149 阅读:14 留言:0更新日期:2022-11-05 17:00
本发明专利技术公开了一种超高频双向DC

【技术实现步骤摘要】
一种超高频双向DC

DC变换器


[0001]本专利技术涉及直流电能双向流动
,尤其公开了一种超高频双向DC

DC变换器。

技术介绍

[0002]DC

DC(Directed Current

Directed Current,直流电转换为直流电)变换器实现直流到不同电压等级、不同电流等级、或同等级隔离直流的变换。两个反向并联的单向DC

DC变换器可实现双向DC

DC变换,但变换器效率、体积、成本、控制复杂度等均不理想。
[0003]现有技术存在的不足:1、传统DC

DC变换器只能实现单向变换,当用两套传统DC

DC变换器实现双向DC

DC变换功能时,系统所用元器件数量多,特别是功率器件多,导致成本高、体积大;2、传统DC

DC变换器工作频率较低,需要的感性器件和容性器件的容量大,导致设备体积大,变换器功率密度不高;3、传统DC

DC变换器的工作频率较低,感性器件参数较大,逐周期储能量较大,能量控制粒度不够精细,变换器输出精度难以提高,且动态电路的时间常数大,达到较高控制指标时的控制算法复杂;4、传统DC

DC变换器由于开关周期较大,软开关精确实现难度大,功率开关管的开关损耗大。
[0004]因此,现有DC

DC变换器存在的上述缺陷,是一件亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种超高频双向DC

DC变换器,旨在解决现有DC

DC变换器存在的上述缺陷。
[0006]本专利技术涉及一种超高频双向DC

DC变换器,包括双向DC

DC变换主电路、第一调节电路、第二调节电路、第一PWM电路、第二PWM电路、数字控制器和辅助电源电路,其中,双向DC

DC变换主电路,用于完成直流

直流的双向功率变换;第一调节电路,分别与双向DC

DC变换主电路和第一PWM电路电连接,用于完成正向DC

DC变换控制时的信号调理;第一PWM电路,分别与双向DC

DC变换主电路和第一调节电路电连接,用于完成正向DC

DC变换时的PWM控制超高频脉冲的形成;第二调节电路,分别与双向DC

DC变换主电路和第二PWM电路电连接,用于完成反向DC

DC变换控制时的信号调理;第二PWM电路,分别与双向DC

DC变换主电路和第二调节电路电连接,用于完成反向DC

DC变换时的PWM控制超高频脉冲的形成;数字控制器,分别与双向DC

DC变换主电路、第一调节电路、第二调节电路、第一PWM电路、第二PWM电路和辅助电源电路电连接,用于作为双向DC

DC变换器的综合控制单
元,控制辅助电源电路产生双向DC

DC变换器各组成模块电路所需要的工作电源。
[0007]进一步地,双向DC

DC变换主电路包括主功率变换电路、辅助功率变换电路、第一端口和第二端口,主功率变换电路分别与第一端口和第二端口电连接,用于实现第一端口和第二端口的双向DC

DC变换;辅助功率变换电路,分别与第一端口关联测控电路和第二端口关联测控电路电连接,用于分别形成第一辅助电源和第二辅助电源,为第一端口关联测控电路和第二端口关联测控电路提供工作电源。
[0008]进一步地,主功率变换电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、第三整流滤波电路、第四整流滤波电路、第一缓冲电路、第二缓冲电路、第三缓冲电路、第四缓冲电路、变压器的第一绕组、变压器的第二绕组、变压器的第三绕组和变压器的第四绕组,变压器的第一绕组通过第一整流滤波电路和第一缓冲电路后与第一开关管电连接,变压器的第二绕组通过第二整流滤波电路和第二缓冲电路后与第二开关管电连接;变压器的第三绕组通过第三整流滤波电路和第三缓冲电路后与第三开关管电连接,变压器的第四绕组通过第四整流滤波电路和第四缓冲电路后与第四开关管电连接;当双向DC

DC变换器工作在正向变换状态时,第三开关管和第四开关管关断、第一开关管和第二开关管工作,将第一端口作为直流输入端口,第二端口作为直流输出端口,第一开关管和第二开关管轮流导通和关断;当第一开关管导通、第二开关管关断时,变压器的第一绕组中有电流流过,变压器的第三绕组产生感应电动势,且变压器的第三绕组产生的感应电动势经过第三整流滤波电路的整流滤波后向第二端口输出直流;当第一开关管关断、第二开关管导通时,变压器的第二绕组中有电流流过,变压器的第四绕组产生感应电动势,且变压器的第四绕组产生的感应电动势经过第四整流滤波电路的整流滤波后向第二端口输出直流;当双向DC

DC变换器工作在反向变换状态时,第一开关管和第二开头管关断、第三开关管和第四开关管工作,将第二端口作为直流输入端口,第一端口作为直流输出端口,第三开关管和第四开关管轮流导通和关断;当第三开关管导通、第四开关管关断时,变压器的第三绕组中有电流流过,变压器的第一绕组产生感应电动势,且变压器的第一绕组产生的感应电动势经过第一整流滤波电路的整流滤波后向第一端口输出直流;当第三开关管关断、第四开关管导通时,变压器的第四绕组中有电流流过,变压器的第二绕组产生感应电动势,且变压器的第二绕组产生的感应电动势经过第二整流滤波电路的整流滤波后向第一端口输出直流。
[0009]进一步地,辅助功率变换电路包括第一充电电路、第二充电电路、第一整流稳压电路、第二整流稳压电路、变压器的第五绕组和变压器的第六绕组,变压器的第五绕组通过第一充电电路与第一整流稳压电路电连接,变压器的第六绕组通过第二充电电路与第二整流稳压电路电连接;当双向DC

DC变换器工作在正向变换状态时,第一端口的端口电压经第一充电电路充电后,为正向变换测控电路提供正向启动时的工作电源,启动双向DC

DC变换器正向变换工作,双向DC

DC变换器正向启动后,变压器的第五绕组和变压器的第六绕组分别产生感应电动势,变压器的第五绕组产生的感应电动势经第一整流稳压电路的整流稳压后形成第
一工作电源,变压器的第六绕组产生的感应电动势经第二整流稳压电路的整流稳压后形成第二工作电源;当双向DC

DC变换器工作在反向变换状态时,第二端口的端口电压经第二充电电路充电后,为反向变换测控电路提供反向启动时的工作电源,启动双向DC

DC变换器反向变换工作,双向DC

DC变换器反向本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高频双向DC

DC变换器,其特征在于,包括双向DC

DC变换主电路(10)、第一调节电路(20)、第二调节电路(30)、第一PWM电路(40)、第二PWM电路(50)、数字控制器(60)和辅助电源电路(70),其中,所述双向DC

DC变换主电路(10),用于完成直流

直流的双向功率变换;所述第一调节电路(20),分别与所述双向DC

DC变换主电路(10)和所述第一PWM电路(40)电连接,用于完成正向DC

DC变换控制时的信号调理;所述第一PWM电路(40),分别与所述双向DC

DC变换主电路(10)和所述第一调节电路(20)电连接,用于完成正向DC

DC变换时的PWM控制超高频脉冲的形成;所述第二调节电路(30),分别与所述双向DC

DC变换主电路(10)和所述第二PWM电路(50)电连接,用于完成反向DC

DC变换控制时的信号调理;所述第二PWM电路(50),分别与所述双向DC

DC变换主电路(10)和所述第二调节电路(30)电连接,用于完成反向DC

DC变换时的PWM控制超高频脉冲的形成;所述数字控制器(60),分别与所述双向DC

DC变换主电路(10)、所述第一调节电路(20)、所述第二调节电路(30)、所述第一PWM电路(40)、所述第二PWM电路(50)和所述辅助电源电路(70)电连接,用于作为双向DC

DC变换器的综合控制单元,控制所述辅助电源电路(70)产生双向DC

DC变换器各组成模块电路所需要的工作电源。2.如权利要求1所述的超高频双向DC

DC变换器,其特征在于,所述双向DC

DC变换主电路(10)包括主功率变换电路、辅助功率变换电路、第一端口和第二端口,所述主功率变换电路分别与所述第一端口和所述第二端口电连接,用于实现所述第一端口和所述第二端口的双向DC

DC变换;所述辅助功率变换电路,分别与第一端口关联测控电路和第二端口关联测控电路电连接,用于分别形成第一辅助电源和第二辅助电源,为所述第一端口关联测控电路和所述第二端口关联测控电路提供工作电源。3.如权利要求2所述的超高频双向DC

DC变换器,其特征在于,所述主功率变换电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、第三整流滤波电路、第四整流滤波电路、第一缓冲电路、第二缓冲电路、第三缓冲电路、第四缓冲电路、变压器的第一绕组、变压器的第二绕组、变压器的第三绕组和变压器的第四绕组,所述变压器的第一绕组通过所述第一整流滤波电路和所述第一缓冲电路后与所述第一开关管电连接,所述变压器的第二绕组通过所述第二整流滤波电路和所述第二缓冲电路后与所述第二开关管电连接;所述变压器的第三绕组通过所述第三整流滤波电路和所述第三缓冲电路后与所述第三开关管电连接,所述变压器的第四绕组通过所述第四整流滤波电路和所述第四缓冲电路后与所述第四开关管电连接;当所述双向DC

DC变换器工作在正向变换状态时,所述第三开关管和所述第四开关管关断、所述第一开关管和所述第二开关管工作,将所述第一端口作为直流输入端口,所述第二端口作为直流输出端口,所述第一开关管和所述第二开关管轮流导通和关断;当所述第一开关管导通、所述第二开关管关断时,所述变压器的第一绕组中有电流流过,所述变压器的第三绕组产生感应电动势,且所述变压器的第三绕组产生的感应电动势经过所述第三整流滤波电路的整流滤波后向所述第二端口输出直流;当所述第一开关管关断、所述第二开关管导通时,所述变压器的第二绕组中有电流流过,所述变压器的第四绕组产生感应电动
势,且所述变压器的第四绕组产生的感应电动势经过所述第四整流滤波电路的整流滤波后向所述第二端口输出直流;当所述双向DC

DC变换器工作在反向变换状态时,所述第一开关管和所述第二开头管关断、所述第三开关管和所述第四开关管工作,将所述第二端口作为直流输入端口,所述第一端口作为直流输出端口,所述第三开关管和所述第四开关管轮流导通和关断;当所述第三开关管导通、所述第四开关管关断时,所述变压器的第三绕组中有电流流过,所述变压器的第一绕组产生感应电动势,且所述变压器的第一绕组产生的感应电动势经过所述第一整流滤波电路的整流滤波后向所述第一端口输出直流;当所述第三开关管关断、所述第四开关管导通时,所述变压器的第四绕组中有电流流过,所述变压器的第二绕组产生感应电动势,且所述变压器的第二绕组产生的感应电动势经过所述第二整流滤波电路的整流滤波后向所述第一端口输出直流。4.如权利要求2所述的超高频双向DC

DC变换器,其特征在于,所述辅助功率变换电路包括第一充电电路、第二充电电路、第一整流稳压电路、第二整流稳压电路、变压器的第五绕组和变压器的第六绕组,所述变压器的第五绕组通过所述第一充电电路与所述第一整流稳压电路电连接,所述变压器的第六绕组通过所述第二充电电路与所述第二整流稳压电路电连接;当所述双向DC

DC变换器工作在正向变换状态时,所述第一端口的端口电压经所述第一充电电路充电后,为正向变换测控电路提供正向启动时的工作电源,启动所述双向DC

DC变换器正向变换工作,所述双向DC

DC变换器正向启动后,所述变压器的第五...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑明才郑钊赵小超郑金兵肖锋
申请(专利权)人:湖南第一师范学院
类型:发明
国别省市:

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