[发明专利]电能存储及循环的高精度双向变换器

权利要求书

1.一种电能存储及循环的高精度双向变换器，其特征在于包括：初级侧稳压电容器、初级侧高频变换器、初级侧可调式串联谐振电路、高频变压器、次级侧可调式串联谐振电路、次级侧高频变换器、次级侧稳压电容器、储能单元，依次顺序连接组成；

所述的电能存储及循环的高精度双向变换器能够使得电能双向流动，分为充电和放电两种状态；对储能单元充电时，初级侧高频变换器处于逆变状态，初级侧可调式串联谐振电路处于谐振状态；次级侧高频变换器处于整流状态，四个开关器件保持关断，四个快速二极管作用，次级侧可调式串联谐振电路不工作，其谐振电容器用于滤波；储能单元放电时，次级侧高频变换器处于逆变状态，次级侧可调式串联谐振电路处于谐振状态；初级侧高频变换器处于整流状态，四个开关器件保持关断，四个快速二极管作用，初级侧可调式串联谐振电路不工作，其谐振电容器用于滤波；

所述的初级侧稳压电容器和次级侧稳压电容器分别用于稳定初级侧直流电压和次级侧直流电压；

所述的初级侧高频变换器和次级侧高频变换器用于逆变时，采用相同的高频变换器的离散控制方式，根据开关管不同的导通方式，初级侧高频变换器和次级侧高频变换器的输出有3种状态，分别称之为正向谐振、自由谐振、和反向谐振；正向谐振是初级侧高频变换器或次级侧高频变换器输出的脉冲电压方向与谐振电流方向相同，对谐振电流起到加强作用，称之为正向谐振；初级侧高频变换器或次级侧高频变换器输出脉冲电压为零，对谐振电流无影响，称之为自由谐振；初级侧高频变换器或次级侧高频变换器输出的脉冲电压方向与谐振电流方向相反，使得谐振电流减弱，称之为反向谐振；

进一步地，初级侧高频变换器和次级侧高频变换器的3种离散控制状态都在谐振电流的过零点切换开关管的状态，以使得开关损耗为零，开关频率与串联谐振频率始终保持相同，且3种离散控制状态的作用周期设定为串联谐振周期的一半；

所述的初级侧可调式串联谐振电路和次级侧可调式串联谐振电路的谐振电容能够通过高频开关调节，且与初级侧高频变换器和次级侧高频变换器的3种离散控制方式结合，作为电能存储及循环的高精度双向变换器的控制方式；

所述的高频变压器用于变换电压，漏感参与到初级侧可调式串联谐振电路和次级侧串联谐振电路中。

2.根据权利要求1所述的电能存储及循环的高精度双向变换器，其特征是，初级侧高频变换器包括：第一高频开关、第一高频二极管、第二高频开关、第二高频二极管、第三高频开关、第三高频二极管、第四高频开关、第四高频二极管；第一高频开关与第一高频二极管反并联和第二高频开关与第二高频二极管反并联后串联连接，第三高频开关与第三高频二极管反并联和第四高频开关与第四高频二极管反并联后串联连接，上述两者并联连接，两个串联连接点与初级可调式串联谐振电路相连接；次级侧高频变换器包括：第五高频开关、第五高频二极管、第六高频开关、第六高频二极管、第七高频开关、第七高频二极管、第八高频开关、第八高频二极管；第五高频开关与第五高频二极管反并联和第六高频开关与第六高频二极管反并联后串联连接，第七高频开关与第七高频二极管反并联和第八高频开关与第八高频二极管反并联后串联连接，上述两者并联连接，两个串联连接点与次级可调式串联谐振电路相连接。

3.根据权利要求1所述的电能存储及循环的高精度双向变换器，其特征是，初级侧高频变换器的3种离散控制状态，同一状态，谐振电流的不同方向对应不同的开关导通方式；正向谐振状态的开关导通方式为：谐振电流为正时，导通第一高频开关和第四高频开关；谐振电流为负时，导通第二高频开关和第三高频开关；自由谐振状态的开关导通方式为：谐振电流为正时，导通第一高频开关或第四高频开关，导通第一高频开关与第三高频二极管使得初级侧可调式串联谐振电路形成回路，导通第四高频开关与第二高频二极管使得初级侧可调式串联谐振电路形成回路；谐振电流为负时，导通第二高频开关或第三高频开关，导通第二高频开关与第四高频二极管使得初级侧可调式串联谐振电路形成回路，导通第三高频开关与第一高频二极管使得初级侧可调式串联谐振电路形成回路；反向谐振状态的开关导通方式为：不管谐振电流是正或负，关断第一高频开关、第二高频开关、第三高频开关、第四高频开关，当谐振电流是正时，第二高频二极管和第三高频二极管导通使得初级侧可调式串联谐振电路向初级测高频变换器输入侧回馈电能；当谐振电流为负时，第一高频二极管和第四高频二极管导通使得初级侧可调式串联谐振电路向初级侧高频变换器的输入侧回馈电能。