[发明专利]一种低电压应力双向DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器，具体说是一种低电压应力双向DC/DC变换器。

背景技术

在现有技术中，基本的双向buck-boost变换器其开关器件的电压应力为输入输出端电压较高侧电压，在直流输配电系统中，存在开关器件电压应力过大的问题。目前主要解决方案是通过模块化多电平的结构来降低各个开关器件的电压应力，但该方案存在各个子模块内部均流困难、控制策略复杂以及驱动复杂成本高等缺点。

发明内容

解决传统方案开关器件电压应力高的问题，提出一种低电压应力双向DC/DC变换器，不含有变压器和耦合电感，EMI特性好，电路拓扑简单，控制系统设计和实现难度均较低。

本发明所采用的技术方案是：

一种低电压应力双向DC/DC变换器，包含第一电感L1、第二电感L2，两个功率开关Sa、Sb，一个电容C0、一个低压直流源V1、一个高压直流源V2和n个升降压单元。该发明拓扑主要用于两端电压相差较大且需要实现能量双向流动的应用场合。其电路连接关系为：

第一电感L1和第二电感L2的输入端、电容C0的上端同时接低压直流源V1的正极，第一电感L1和第二电感L2的输出端分别接两个功率开关Sa、Sb的漏极，电容C0的下端、低压直流源V1的负极与功率开关Sa、功率开关Sb的源极相连；

第一电感L1的输出端接第一个升降压单元的第一接口，同时接第偶数次个升降压单元的上下两个电容之间的节点；

第二电感L2的输出端接第奇数次个升降压单元的上下两个电容之间的节点；

第n个单元的第二、三个端口分别作为变换器输出端的正极和负极，与高压直流源V2的正负极相连；

第一个升降压单元的第二端口接第二个升降压单元的第一端口，第一个升降压单元的第三端口接第二个升降压单元的第四端口，第二个升降压单元的第二端口接第三个升降压单元的第一端口，第二个升降压单元的第三端口接第三个升降压单元的第四端口，以次类推，直到n个升降压单元；

其中，升降压单元由两个功率开关和两个电容组成，两个电容上下串联，上方功率开关的源极作为第一端口，上方电容与功率开关的漏极的结点作为第二端口，下方电容与下方功率开关的源极的结点作为第三端口，下方功率开关的漏极作为第四端口；

各功率开关的栅极分别接各自的控制器。

n为自然数，取值范围为n≧1。

一种低电压应力双向DC/DC变换器，其控制方式为各相功率开关采用交错控制策略；即升压模式时，功率开关Sa、Sb驱动相位之间相差180°，降压模式时，奇数次功率开关和偶数次功率开关驱动相位之间相差180°。

相比现有技术，本发明一种低电压应力双向DC/DC变换器，具有如下有益效果：

1）、电路中开关器件的电压应力低，所有功率开关的电压应力均降为传统变换器的n分之一。

2）、与现有的双向变换器相比，不含有变压器和耦合电感，EMI特性好，电路拓扑简单，控制系统设计和实现难度均较低。

附图说明

图1是本发明所提出的一般电路原理图。

图2是本发明所采取具体实施方式的电路原理图。

图3是是本发明中所提出的单一升降压单元电路图。

图3中：①-第一端口，②-第二端口，③-第三端口，④-第四端口。

具体实施方式

一种低电压应力双向DC/DC变换器，包含第一电感L1、第二电感L2，两个功率开关Sa、Sb，一个电容C0、一个低压直流源V1、一个高压直流源V2和n个升降压单元。该发明拓扑主要用于两端电压相差较大且需要实现能量双向流动的应用场合。其电路连接关系为：

第一电感L1和第二电感L2的输入端、电容C0的上端同时接低压直流源V1的正极，第一电感L1和第二电感L2的输出端分别接两个功率开关Sa、Sb的漏极，电容C0的下端、低压直流源V1的负极与功率开关Sa、功率开关Sb的源极相连；

第一电感L1的输出端接第一个升降压单元的第一接口，同时接第偶数次个升降压单元的上下两个电容之间的节点；

第二电感L2的输出端接第奇数次个升降压单元的上下两个电容之间的节点；

第n个单元的第二、三个端口分别作为变换器输出端的正极和负极，与高压直流源V2的正负极相连；