[发明专利]基于耦合电感的高频高变比双向DC/DC变换器

说明书

基于耦合电感的高频高变比双向DC/DC变换器，属于电力电子技术领域，解决了现有非隔离式双向DC/DC变换器的开关应力大，系统效率低的问题。所述DC/DC变换器包括第一滤波单元、升降压单元和第二滤波单元。第一滤波单元和第二滤波单元用于升降压单元的输入、输出滤波。升降压单元包括耦合电感L₁、耦合电感L₂、谐振电容C_r、开关管S₁、开关管S₂和开关管S₃，开关管S₁、开关管S₂和开关管S₃均带有体二极管。耦合电感L₁、耦合电感L₂、开关管S₁和开关管S₃构成耦合电感式boost电路。谐振电容C_r与两个耦合电感的漏感构成LC串联谐振单元，LC串联谐振单元、开关管S₂和开关管S₃构成半桥变换器拓扑结构。

技术领域

本发明涉及一种DC/DC变换器，属于电力电子技术领域。

背景技术

近年来，随着光伏发电、直流微电网和新能源汽车等领域的发展，相关的能量传输技术得到了广泛的关注。其中，双向DC/DC变换器作为能量双向传输的有力工具，已经成为能量传输领域现阶段的研究重点与热点。与此同时，随着现有相关技术对开关电源轻量化、小型化、高功率密度化的要求越来越高，开关电源也逐渐向着高频化发展。因此，具有高效率的高频双向DC/DC变换器有着重要的理论意义和实际价值。然而，现有的双向DC/DC变换器主要存在以下问题：

现有的双向DC/DC变换器主要分为隔离式和非隔离式两种，其中，隔离式的双向DC/DC变换器普遍存在器件数量多、开关管电压应力大和控制复杂的问题。而非隔离式的双向DC/DC变换器因开关管通常工作在硬开关状态下而导致自身的电压传输比低，系统效率低。与此同时，由于现有双向DC/DC变换器要求高频、高效率和高功率密度，当开关器件的开关频率提高到一定程度后，硬开关工作状态下的双向DC/DC变换器存在开关损耗显著增加、开关应力大、电磁辐射大和噪声大的问题。

发明内容

本发明为解决现有非隔离式双向DC/DC变换器的开关应力大，系统效率低的问题，提出了一种基于耦合电感的高频高变比双向DC/DC变换器。

本发明所述的基于耦合电感的高频高变比双向DC/DC变换器包括第一滤波单元、升降压单元和第二滤波单元；

当所述DC/DC变换器工作于升压模式时，第一滤波单元用于对升降压单元的输入直流电压信号进行滤波，第二滤波单元用于对升降压单元的输出直流电压信号进行滤波；

当所述DC/DC变换器工作于降压模式时，第二滤波单元用于对升降压单元的输入直流电压信号进行滤波，第一滤波单元用于对升降压单元的输出直流电压信号进行滤波；

升降压单元包括耦合电感L₁、耦合电感L₂、谐振电容C_r、开关管S₁、开关管S₂和开关管S₃，开关管S₁、开关管S₂和开关管S₃均带有体二极管；

耦合电感L₁、耦合电感L₂、开关管S₁和开关管S₃构成耦合电感式boost电路；

谐振电容C_r与两个耦合电感的漏感构成LC串联谐振单元，LC串联谐振单元、开关管S₂和开关管S₃构成半桥变换器拓扑结构。

作为优选的是，第一滤波单元和第二滤波单元分别为电容C₁和电容C₂。