本发明专利技术公开了一种蓄电池储能系统用双向DC/DC变换器软开关主电路，其特征在于所述主电路由升压电路和降压电路组成，所述升压电路包括开关管S1、电容C1-C4、电感L1-L3和二极管D1-D4；所述降压电路包括开关管S2、所述电容C1和C4、电容C5-C6、所述电感L1、电感L4-L5和二极管D5-D8，所述主电路不仅解决了开关管S1、S2、主功率二极管D1、D8上很大的电流尖峰和di/dt、du/dt，克服了常规Boost/Buck双向DC/DC变换器主电路中开关管、主功率二极管寿命短、可靠性差等缺点，还减小了系统的电磁干扰，提高了电路工作的安全性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双向DC/DC变换器主电路，尤其是一种蓄电池储能系统用双向 DC/DC变换器软开关主电路。
技术介绍
实现双向DC/DC变换器主电路的形式有多种，根据蓄电池储能系统中的配置要求，其中Boost/Buck变换器以其变换效率高的特点，是首选的双向DC/DC变换主电路之一。在蓄电池储能系统中，一般采用如图2所示的一种Boost/Buck双向DC/DC变换器主电路，由于双向DC/DC变换器变换传递的功率大(IOOkW以上)，输出电压达400 — 500V, 流过开关管的电流达几百安培。在这种工作条件下，开关管S1A2、主功率二极管D1A2是交替导通的，在所述开关管Sp S2、主功率二极管Dp D2换流过程中，将在开关管Sp S2、主功率二极管DpD2上产生很大的必/流、而/流，特别是当开关管SpS2由截止转为导通，主功率二极管DpD2由导通转为截止的过程中，由于二极管反向导通恢复时间的原因，主功率二极管 Dp D2相当于短路状态，此时，由开关管S1 (S2)、主功率二极管D2 (D1X电容C2 (C1)构成回路，相当于电容C2 (C1)直接短路，并且由于输出电容上的电压达400 - 500V，此时将在开关管Sp S2、主功率二极管DpD2上产生并流过很大的电流尖峰，产生很大的 /流，这种很大的 /流与电流尖峰值不仅造成严重的电磁干扰问题，更严重的是它将造成主功率二极管01、仏的失效损坏，从而造成整个变换电路的故障。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种使用寿命长、可靠性高、电磁干扰小的新型蓄电池储能系统用双向DC/DC变换器主电路。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是所述主电路在主功率二极管 D1和D8上分别串联饱和电感L3和L5，在开关管S1和S2上分别串联饱和电感L2和L4，还增加由二极管D2-D4、电容C2-C3组成的升压辅助谐振电路和由电容C5-C6、二极管D5-D7组成的降压辅助谐振电路。所述主电路由升压电路和降压电路组成，所述升压电路包括开关管S1、电容C1-C4, 电感L1-L3和二极管D1-D4 ；所述开关管S1的漏极一路依次经电感1^2丄3、二极管D1后接所述蓄电池Ubat的正极，所述开关管S1的漏极另一路依次经二极管D2-D4接所述高压端Uh的正极，所述开关管S1的源极分别与蓄电池Ubat、高压端Uh的负极连接；所述电感L2与L3的结点经电感L1后接蓄电池Ubat的正极；所述电容C2的一端接二极管D2与D3的结点，其另一端与开关管S1的源极连接；所述电容C3连接在电感L3与二极管D1的结点和二极管D3与D4的结点之间；所述电容C1接在蓄电池Ubat的两端；所述电容C3接在高压端Uh的两端。所述降压电路包括开关管S2、所述电容C1和C4、电容C5-C6、所述电感L1、电感L4-L5 和二极管D5-D8 ；所述开关管S2的漏极依次经电容C5、二极管D5、电感L5、二极管D8、电感L4 接开关管&的源极；所述开关管S2的漏极与电容C5的结点接高压端Uh的正极；所述电感L5与二极管D5的结点接高压端Uh的负极；所述电容C6的一端接电感L5与二极管D8的结点， 其另一端经二极管D6接二极管D5与电容C5的结点；所述二极管D7接在电容C6与二极管D6 的结点和电感L4与二极管D8的结点之间；所述二极管D8与电感L4的结点经电感L1接蓄电池Ubat的正极；所述蓄电池Ubat的负极与所述高压端Uh的负极相连接。其工作原理如下 (I)Boost升压状态，开关管S1工作在开关状态，开关管S2完全截止，能量从蓄电池Ubat 流向高压端Uh,开关管S1处于正常关断状态，输入电流全部由电感L3、二极管D1流过，电容 C2端电压为UH，电容C3被完全放电。当开关管S1由关断转为导通时，由于电感L2的存在，限制了开关管S1的 /流，使开关管S1零电流开通，同时电感L2-L3极大抑制了二极管D1的反向恢复电流，使反向恢复过程中的电流尖峰极大削弱，输入电流从二极管D1转移至开关管S1中；二极管0工完全截止后，二极管D3开始导通，电容C2-C3和电感L3开始一个谐振周期，电容C2开始放电，电容C3 反向充电，电感L3流过反向电流，当电感L3上电流达到负的最大值时电容C2放电至零，电容C2两端电压通过二极管D1被钳位至零，流过开关管S1的电流达到最大值；电容C3和电感L3继续谐振，反向电流继续流过电感L3并逐渐衰减，当电感L3电流下降至零，电容C3被反向充电至最大，能量转移至电容C3中。此后，开关管S1处于正常导通状态，输入电流全部流过开关管S1，负载供电由电容 C4提供。当开关管S1由导通转为截止时，由于电容C2两端电压为零，原来流过开关管S1的电流通过二极管D2转移到电容C2中，由于电容C2的存在，开关管S1两端电压不会发生突变，限制了开关管S1的 /流，所以开关管S1是零电压关断；电容C2电压逐渐增大，当上升到高压端电压Uh时二极管D3和D4开始导通，电容C2两端电压被钳位在Uh ；随着二极管D3 和D4的导通，电容C3和电感L3开始另外一个谐振周期，输入电流I1同时流过电感L3支路和电感L2、二极管D2-D3支路，而流过电感L2、二极管D2-D3支路的电流逐渐减小至零，二极管D2-D3自然关断，流过电感L3支路电流逐渐增大，电容C3上的能量通过二极管D4流出至负载，当电容C3电压复位至零时，输入电流I1全部流过电感L3支路，二极管D4自然关断，二极管D1开始导通。此后，开关管S1处于正常关断状态，输入电流全部流过二极管D1，向负载及电容C4 提供能量，进入下一个开关周期。在上述一个完整的开关周期中，主功率开关管S1实现了零电流开通和零电压关断，达到了软开关效果。(2)Buck降压状态，开关管S2工作在开关状态，开关管S1完全截止，能量从高压端 Uh流向蓄电池Ubat，开关管S2处于正常关断状态，输入电流全部由电感L5、二极管D8流过， 电容C5端电压为Ubat，电容C6被完全放电。当开关管S2由关断转为导通时，由于电感L4的存在，限制了开关管S2的必/流，使开关管S2零电流开通，同时电感L4、L5极大抑制了二极管D8的反向恢复电流，使反向恢复过程中的电流尖峰极大削弱，输入电流从二极管D8转移至开关管S2中；二极管D8完全截止后，二极管D6开始导通，电容C5、C6和电感L5开始一个谐振周期，电容C5开始放电，电容C6 反向充电，电感L5流过反向电流，当电感L5上电流达到负的最大值时电容C5放电至零，电容C5两端电压通过二极管D5被钳位至零，流过开关管S2的电流达到最大值；电容C6和电感L5继续谐振，反向电流继续流过电感L5并逐渐衰减，当电感L5电流下降至零，电容C6被反向充电至最大，能量转移至电容C6中。 此后，开关管S2处于正常导通状态，输入电流全部流过开关管S2,负载供电由电容 C1提供。当开关管S2由导通转为截止时，由于电容C5两端电压为零，原来流过开关管S2的电流通过二极管D5转移到电容C5中，由于电容C5的存在，开关管S2两端电压不会发生突变，限制了开关管S2的 / / ，所以开关管S2是零电压关断；电容C5两端电压逐渐增大，当上升到蓄电池端电压Ubat本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种蓄电池储能系统用双向ＤＣ／ＤＣ变换器软开关主电路，其特征在于所述主电路由升压电路和降压电路组成，所述升压电路包括开关管Ｓ１、电容Ｃ１－Ｃ４、电感Ｌ１－Ｌ３和二极管Ｄ１－Ｄ４；所述开关管Ｓ１的漏极一路依次经电感Ｌ２、Ｌ３、二极管Ｄ１后接所述蓄电池ＵＢＡＴ的正极，所述开关管Ｓ１的漏极另一路依次经二极管Ｄ２－Ｄ４接所述高压端ＵＨ的正极，所述开关管Ｓ１的源极分别与蓄电池ＵＢＡＴ、高压端ＵＨ的负极连接；所述电感Ｌ２与Ｌ３的结点经电感Ｌ１后接蓄电池ＵＢＡＴ的正极；所述电容Ｃ２的一端接二极管Ｄ２与Ｄ３的结点，其另一端与开关管Ｓ１的源极连接；所述电容Ｃ３连接在电感Ｌ３与二极管Ｄ１的结点和二极管Ｄ３与Ｄ４的结点之间；所述电容Ｃ１接在蓄电池ＵＢＡＴ的两端；所述电容Ｃ３接在高压端ＵＨ的两端；所述降压电路包括开关管Ｓ２、所述电容Ｃ１和Ｃ４、电容Ｃ５－Ｃ６、所述电感Ｌ１、电感Ｌ４－Ｌ５和二极管Ｄ５－Ｄ８；所述开关管Ｓ２的漏极依次经电容Ｃ５、二极管Ｄ５、电感Ｌ５、二极管Ｄ８、电感Ｌ４接开关管Ｓ２的源极；所述开关管Ｓ２的漏极与电容Ｃ５的结点接高压端ＵＨ的正极；所述电感Ｌ５与二极管Ｄ５的结点接高压端ＵＨ的负极；所述电容Ｃ６的一端接电感Ｌ５与二极管Ｄ８的结点，其另一端经二极管Ｄ６接二极管Ｄ５与电容Ｃ５的结点；所述二极管Ｄ７接在电容Ｃ６与二极管Ｄ６的结点和电感Ｌ４与二极管Ｄ８的结点之间；所述二极管Ｄ８与电感Ｌ４的结点经电感Ｌ１接蓄电池ＵＢＡＴ的正极；所述蓄电池ＵＢＡＴ的负极与所述高压端ＵＨ的负极相连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪殿龙，王军，胡云岩，梁志敏，张亮，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：13
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