一种新型交错并联双向直流-直流变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型交错并联双向直流

【技术实现步骤摘要】
一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体是一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器。

技术介绍

[0002]伴随着可再生能源的迅速发展，光伏电池、燃料电池、储能电池及超级电容等新型低压直流源的运用越来越广泛，具有高电压变比和低电流纹波特性的直流变换装置的重要性日益凸显。针对储能系统、不间断电源(UPS)、动态电压恢复器(DVR)、直流微电网等应用场合，要求直流变换装置同时具备双向传输的能力。
[0003]对于双向直流变换器的结构，可以根据变换器能量交换是否通过隔离变压器将变换器分为两种：隔离型和非隔离型变换器。相比于隔离型双向变换器，非隔离型变换器天生具有结构简单并且工作效率保持很高的特性，较少的器件使得变换器失效点减少，可靠性提升。
[0004]传统的双向Buck
‑
Boost变换器结构简单，使用的器件数较少且控制方案较为成熟，在一般需要升压及降压双向能量传输的场合应用比较广泛，但是升压降压能力有限。交错型Buck
‑
Boost变换器因其使用器件较少，低输入纹波及易于调制等特点，非常适用于上文所述的使用环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，包括前级电路和后级电路，前级电路和后级电路级联。
[0008]所述前级电路包括：低压侧稳压滤波电容C1、两条与低压侧稳压滤波电容交错并联的双向BUCK
‑
BOOST支路。稳压滤波电容C1两侧电压为低压侧电压E1；第一条并联支路由第一低压侧绕组L
1a
与开关管S1串联，开关管S3与储能电容C
m1
串联构成；第二条并联支路由第二低压侧绕组L
2a
与开关管S2串联，开关管S4和储能电容C
m2
串联构成。其中开关管S3的发射极和开关管S1的集电极相连，开关管S4的集电极和开关管S2的发射极相连，储能电容C
m1
的一端与开关管S3的集电极相连，另一端与开关管S2的集电极相连，储能电容C
m2
的一端与开关管S2的集电极相连，另一端与开关管S4的发射极相连。
[0009]所述后级电路包括：高压侧稳压滤波电容C2、带反向阻断的双耦合电感倍压电路。稳压滤波电容C2两端电压为高压侧电压E2；带反向阻断的双耦合电感倍压电路由第一高压侧绕组L
1b
、第二高压侧绕组L
1b
、开关电容C
m3
、开关管S5、S7、S8构成；第一高压侧绕组L
1b
与第一低压侧绕组L
1a
同为一个耦合电感中的两个绕组，第二高压侧绕组L
2b
与第二低压侧绕组L
2a
同为另一个耦合电感中的两个绕组，以第一低压侧绕组L
1a
和第二低压侧绕组L
2a
与低压侧电压E1同一极相连的那一端为参照端，第一低压侧绕组L
1a
与第一高压侧绕组L
1b
对应同名
端的另一端和第二低压侧绕组L
2a
与第二高压侧绕组L
2b
对应同名端的另一端相连；开关管S7的发射极和开关管S8的发射极相连，形成反向阻断；开关电容C
m3
的正极与开关管S7的集电极相连；开关管S5的发射极和第一低压侧绕组L
1a
与第一高压侧绕组L
1b
对应同名端相连，其集电极与开关管S8的集电极相连；开关管S6的集电极与高压侧电压E2的正极相连，其发射极与开关管S8的集电极相连，将高压侧稳压滤波电容与倍压电路连接起来。
[0010]将前级电路和后级电路级联，即开关管S3的集电极与开关管S5的发射极相连，开关管S4的发射极与高压侧电压E2的负极相连。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0012]1)克服一般高变比拓扑能量可不双向流通的缺点，应用场景更加广泛。
[0013]2)在降压过程中可以避免极限占空比，实现较大降压比。
[0014]3)同时具备IPOS型结构和倍压模块的优点，通过交错控制的方式降低纹波，模块之间通过磁耦合紧密连接，有助于提升功率密度。
[0015]4)通过调节耦合系数和匝数比可灵活改变升压比，对于一些特定应用场合具有较强的适应性。
[0016]5)开关管的电流应力和电压应力低，散热条件会较为优异。因此可以选择低电压等级且低导通电阻的开关器件，以降低开关损耗从而提升效率。
[0017]6)耦合电感的漏感解决了二极管的反向恢复问题，提高了变换器的可靠性。
附图说明
[0018]图1是新型交错并联双向直流
‑
直流变换器的电路图；
[0019]图2是新型交错并联双向直流
‑
直流变换器的等效电路图；
[0020]图3是本专利技术在升压模态下的基本波形图；
[0021]图4是本专利技术在升压模式下的工作模态图；
[0022]图4中；a
‑
f分别对应与升压过程相对应的模态I
‑
模态VI的工作模态图。
[0023]图5是本专利技术在降压模态下的基本波形图；
[0024]图6是本专利技术在降压模式下的工作模态I
‑
IV示意图。
[0025]图6中，a为模态I[t0‑
t1]与降压过程相对应的工作模态图，b为模态II：[t1‑
t2]与降压过程以及模态IV：[t3‑
t4]与降压过程相对应的工作模态图，c为模态Ⅲ：[t2‑
t3]与降压过程相对应的工作模态图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1所示，一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，包括前级电路和后级电路，前级电路和后级电路级联。
[0028]所述前级电路包括：低压侧稳压滤波电容C1、两条与低压侧稳压滤波电容交错并联的双向BUCK
‑
BOOST支路。稳压滤波电容C1两侧电压为低压侧电压E1；第一条并联支路由第
一低压侧绕组L
1a
与开关管S1串联，开关管S3与储能电容C
m1
串联构成；第二条并联支路由第二低压侧绕组L...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，包括前级电路和后级电路，其特征在于，所述前级电路连接后级电路，前级电路包括电容C1和两条与电容C1交错并联的双向BUCK
‑
BOOST支路，所述后级电路包括电容C2以及带反向阻断的双耦合电感倍压电路。2.根据权利要求1所述的一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，其特征在于，所述电容C1两侧电压为低压侧电压E1，第一条双向BUCK
‑
BOOST支路由第一低压侧绕组L
1a
与开关管S1串联，开关管S3与储能电容C
m1
串联构成，第二条双向BUCK
‑
BOOST支路由第二低压侧绕组L
2a
与开关管S2串联，开关管S4和储能电容C
m2
串联构成。3.根据权利要求2所述的一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，其特征在于，所述开关管S3的发射极和开关管S1的集电极相连，开关管S4的集电极和开关管S2的发射极相连，储能电容C
m1
的一端与开关管S3的集电极相连，另一端与开关管S2的集电极相连，储能电容C
m2
的一端与开关管S2的集电极相连，另一端与开关管S4的发射极相连。4.根据权利要求3所述的一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，其特征在于，所述电容C2两端电压为高压侧电压E2；带反向阻断的双耦合电感倍压电路由第一高压侧绕组L
1b
、第二高压侧绕组L
1b
、开关电容C
m3
、开关管S5、开关管S7和开关管S8构成。5.根据权利要求4所述的一种新型交错并联双向直流
‑
直流变换器，其特征在于，所述第一高压侧绕组L
1b
与第一低压侧绕组L
1a
同为一个耦合电感中的两个绕组，第二高压侧绕组L
2b
与第二低压侧绕组L
2a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翀，赵雨顺，李冬虎，于东升，谭春晓，
申请(专利权)人：徐州金沙江半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：