[发明专利]并联谐振式双向隔离型高增益DC-DC变换器

说明书

本发明公开了一种并联谐振式双向隔离型高增益DC‑DC变换器，包括：交错升压单元，包括第一电感和第二电感、第一开关管和第二开关管以及低压输入源或低压负载；并联谐振单元，包括并联电容和变压器；Buck‑boost单元，包括隔直电容、第三开关管和第四开关管、输出电容以及高压输入源或高压负载；交错升压单元通过第一节点和第二节点与并联谐振单元相连。该变换器能通过交错升压单元和并联谐振单元实现低压输入源到高压负载的高增益升压变换，也能通过Buck‑boost单元和并联谐振单元实现高压输入源到低压负载的高增益降压变换，从而使变换器效率更高，进一步提高增益，降低成本，输入电流纹波小，并且结构简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种并联谐振式双向隔离型高增益DC-DC变换器。

背景技术

目前，智能电网已经成为未来能源发展的关键技术和主体方向，其涵盖的交直流微电网中所涉及的新能源发电由于其间歇性、随机性和不稳定性，需要增加储能单元对新能源发电进行互补和存储。为了在交直流微电网中使储能单元的电能安全、稳定、平滑地接入接出，双向隔离型DC-DC(Direct Current to Direct Current，直流转直流)变换器是十分关键的技术设备。为了适应未来智能电网高标准的技术要求，双向隔离型DC-DC变换器需要具备高效、高增益、高功率密度、低成本和低电流纹波的优势，而开发同时满足多项高标准的双向隔离型DC-DC变换器是需要进一步突破的技术瓶颈。

相关技术中，双向隔离型DC-DC变换器主要包括双有源桥式、LLC谐振式、CLLC谐振式、开关Z源式以及各类带吸收电路的半桥式和全桥式，其中，针对双有源桥式和谐振式双向隔离型DC-DC变换器的研究较多，他们具备高效、高可靠性等优点，然而它们至少需要8个有源开关管，依靠变压器的变比实现高增益变换，而且在功率控制和低电流纹波方面也存在诸多问题。针对这些问题，一些相关技术文献对其进行了改进和分析的研究。

例如，为了降低电流纹波并提高效率，一种相关技术提出电流馈电型双向隔离DC-DC变换器，低压侧由带输入电感的半桥结构构成，高压侧由带三抽头的全桥结构加两个电容构成，能够实现宽输入范围、低电流纹波、低导通损耗和软开关操作。然而三抽头的变压器不仅会增大体积而且会增加损耗，需要6个有源开关管的同时还需要四个半桥式的电容，较大地影响到成本和体积的优势。为了提高双向隔离型DC-DC变换器电压增益比和效率，另一种相关技术提出了新型的高变换比高校的双向隔离型DC-DC变换器，低压侧使用双电流馈电型电路以降低电流纹波和导通损耗，高压侧使用隔直电容以降低变压器的电压和回收漏感的能量，仅需要4个有源开关管，能够实现低电流纹波、高增益和高效率。然而，未能实现软开关操作，而且低压侧的漏感影响无法消除，这将导致开关损耗增加，有源开关管的电流尖峰高。

此外，还有一种相关技术提出了基于GaN器件的高效双向隔离型DC-DC变换器，低压侧由中心抽头的有源钳位电路构成，高压侧由基于GaN器件的半桥电路构成，包含4个主开关管和2个有源钳位的辅助开关管，有源钳位的结构和GaN器件能够解决低压侧和高压侧的漏感影响问题，实现高效、高增益和高功率密度等优点。然而，不能解决低压侧的电流纹波问题。因此，为了能够同时实现高效、高增益、高功率密度、低成本和低电流纹波的优势，双向隔离型DC-DC变换器仍然需要进一步研究与开发。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种并联谐振式双向隔离型高增益DC-DC变换器，该变换器可以使得变换器效率更高、进一步提高增益，降低成本，输入电流纹波小，并且结构简单，易于实现。