[发明专利]电能存储及循环的高精度双向变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种DC/DC变换器，特别是涉及一种双向的、隔离式的、高精度的、用于电能存储及循环利用的DC/DC变换器。

背景技术

双向DC/DC变换器在电动汽车、大功率设备的能量回收系统、大功率设备的备用电源中有着非常广泛的应用。储能元件采用超级电容器或蓄电池，通过双向DC/DC变换器控制其充电和放电。目前，双向DC/DC变换器拓扑分为隔离式与非隔离式变换器，非隔离式的BUCK/BOOST的拓扑结构，受拓扑结构的限制主要存在如下缺点：第一、BUCK/BOOST变换器的增益普遍偏低，电压变换幅度很难超过5倍；第二、精度较低，影响储能单元的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出一种电能存储及循环的高精度双向变换器。该变换器器通过高频变压器隔离、变压，电压变换幅度很大；电压响应迅速、精度高，储能单元的充电和放电过程快速可控，极大地延长其使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：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。

所述的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。

进一步地，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。