[发明专利]一种双向LLC谐振直流-直流变换器

说明书

本申请公开了一种双向LLC谐振直流‑直流变换器。该双向LLC谐振直流‑直流变换器包括：原边谐振变换网络，在能量正向传递时将输入的原边直流电压信号转换为原边高频交流信号，在能量反向传递时将输入的原边高频交流信号转换为原边直流电压信号；副边谐振变换网络，在能量反向传递时将输入的副边直流电压信号转换为副边高频交流信号，在能量正向传递时将输入的副边高频交流信号转换为副边直流电压信号；变压器，至少包含一个原边绕组和两个副边绕组，在能量正向传递时仅一个副边绕组参与能量传递，在能量反向传递时两个副边绕组皆参与能量传递；该双向LLC谐振直流‑直流变换器在能量正向传递和反向传递时都工作在断续模式，提高了效率。

技术领域

本发明属于双向直流-直流变换器，具体而言，是一种高效率的LLC谐振 直流-直流变换器，适合应用于储能以及新能源发电等应用领域。

背景技术

随着世界能源资源的紧缩以及环境污染的加重，对于新能源的开发利用 已经成为人类急需解决的问题。对于可再生能源而言，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。

对于辅助储能系统，如若采用不隔离型变换器拓扑，在输出输入电压相 差较大的时候，变换器的调压范围以及工作效率不是很理想且存在安全隐患。 例如，运用在新能源并网发电过程中由于电路非隔离特性以及光伏板对地之 间电容的存在，逆变电路工作过程中容易受到共模干扰等影响。同时，对于 直流-直流变换器电路中器件的电流电压应力要求较高。

进一步，在某些应用领域，需要变换器具有能量双向流动的能力，如储 能用直流-直流变换器或电动汽车里的直流-直流变换单元。

隔离型LLC谐振直流-直流变换器由于能实现原副边器件软开关从而实现 高效率、高功率密度而得到广泛应用。图1为一种现有结构能实现能量双向 流动的变结构LLC拓扑，即所谓的CLLC谐振直流-直流变换电路。图1所示 CLLC谐振直流-直流变换电路包括：

第一直流源V1，在能量正向流动时提供输入能量，在能量流动时反向存 储/消耗能量；

原边谐振单元，包括开关管Q1～Q4，谐振电感Lr1，谐振电容Cr1；

变压器T，包括原边绕组和副边绕组，提供励磁电感Lm，并起到电压变 换、隔离以及能量隔离传输作用；

副边谐振单元，包括开关管Q5～Q8，谐振电感Lr2，谐振电容Cr2；

第二直流源V2，在能量正向流动时存储能量以及在能量反向流动时提供 能量。

所述CLLC谐振直流-直流变换电路中，所述第一直流源V1的正极和所述 开关管Q1的D极、Q3的D极连接，所述开关管Q1的S极与所述开关管Q2的 D极以及所述谐振电感Lr1的一端连接，所述谐振电感Lr1的另一端与谐振电 容Cr1的一端连接，所述谐振电容Cr1的另一端与所述变压器T原边绕组的 同名端连接，所述开关管Q3的S极与所述开关管Q4的D极以及变压器T原 边绕组的异名端连接，所述开关管Q2的S极、Q4的S极与所述第一直流源 V1的负极连接。所述变压器T副边绕组的同名端与谐振电感Lr2的一端连接， 所述谐振电感Lr2的另一端与所述谐振电容Cr2的一端连接，所述谐振电容 Cr2的另一端与所述开关管Q7的S极以及开关管Q8的D极连接，所述开关管 Q5的D极、Q7的D极与所述第二直流源V2的正极连接，所述开关管Q5的S 极与所述开关管Q6的D极以及所述变压器T副边绕组的异名端连接，所述开 关管Q6的S极、Q8的S极与所述第二直流源V2的负极连接。