[实用新型]新型交错并联双向DC/DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型属于变换器领域，特别是涉及一种新型交错并联双向DC/DC变换器。

背景技术

随着传统化石能源(如石油、煤炭、天然气等)的迅速消耗，以及由此带来的世界能源危机和环境污染等问题的日益加剧，合理开发和利用绿色可再生能源已成为人类的迫切需要。对于可再生能源而言，太阳能光伏发电、风力发电和燃料电池动力系统受到了人们越来越多的重视，而如何将这些新能源并网发电，变换为用户可以直接利用的电能，是分布式发电领域主要的研究方向。由于分布式能源其自身并没有能量储存的功能，因此现今分布式发电系统大多数都是含有辅助存储系统，从而形成含有储能系统的复合式发电系统。该系统一般由分布式电源、单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、蓄电池，直流母线、逆变器以及负载等构成。

在储能系统中，如图1所示，双向变换器承担着能量双向输送的任务，因而其作用在整个储能系统中占有重要的地位。传统的DC/DC变换器有非隔离型三电平双向DC/DC变换器、新型零电压开关双向DC/DC变换器和单端正激带同步整流技术的双向DC/DC变换器。非隔离型三电平双向DC/DC变换器虽然具有开关电压应力低和输入/输出电流纹波小的特点，但变换器的变换比并没有得到提升，且由于飞跨电容的存在，需要对其采取稳压电路才能使变换器正常工作，控制方案复杂；零电压开关双向DC/DC变换器和单端正激带同步整流技术的双向DC/DC变换器由于拓扑结构中变压器的存在，虽然能够实现大变换比的功能，但其体积和成本较大，且易出现磁饱和现象，因而在一些储能系统中并不适用；还有的非隔离双向直流变换器在电路中引入了一个耦合电感后，消除了开关管寄生体二极管的反向恢复问题，但该变换器并没有解决输入/输出电流纹波大的问题。近年来，大功率电源系统的广泛使用使得交错并联技术得到了快速的发展。交错并联技术因其具有低电流纹波、易于电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)设计、动态响应快等特点而常被应用于一些电流较大的场合。在燃料电池和电动汽车等不同领域应用了交错并联技术，其主要原因是因为交错并联技术应用于双向DC/DC变换器中不仅可以有效地降低变换器开关器件的开关电流应力与输入/输出电流的纹波，还有益于提高变换器的动态响应及变换器的效率。

传统的交错并联结构双向DC/DC变换器虽然具有结构简单，可靠性强的特点，但该电路存在以下缺点：①开关管电压应力为U_H，当U_H较高时不利于开关管的选取；②各模块电感电流不能自动均流，需进行均流处理；③在一些输入输出电压变换比大的场合，开关管需要工作在极端占空比状态，不利于变换器效率的提高，且限制了开关管工作频率的提升。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种新型交错并联双向DC/DC变换器，通过在变换器电路中增设开关电容和RCD缓冲电路，解决了电感电流不能自动均流、变换器效率低的问题，具有输入电流与输出电流纹波小、开关器件电压应力低、输入输出电压变换比大、各相电感电流自动均流，尖峰脉冲得到有效抑制的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种新型交错并联双向DC/DC变换器，包括电源、负载、第一滤波电容C_b、第二滤波电容C_d、第一电感L₁、第二电感L_f、开关管电路和RCD缓冲电路，开关管电路包括第一开关管电路、第二开关管电路、第三开关管电路和第四开关管电路，第一滤波电容C_b并联在电源的两端，第一电感L₁和第二电感L_f的一端均连接在电源的正极，第一电感L₁的另一端连接有开关电容C_f和第一开关电路，开关电容C_f的另一端正极连接第二开关管电路，第二开关管电路的另一端连接负载的正极，第二电感L_f的另一端连接第三开关管电路和第四开关管电路，第四开关管电路的另一端连接的开关电容C_f的正极，第二滤波电容C_d并联在负载的两端，第一开关管电路和第三开关管电路的另一端均连接在电源的负极和负载的负极之间，RCD缓冲电路并联在每个开关管电路的两端。