[发明专利]一种对称谐振腔的双向DC-DC变换器

说明书

本发明属于电力电子变换器技术领域，具体为一种对称谐振腔的双向DC‑DC变换器，其能够减小谐振波形电流电压畸变，提高变换器的系统效率，其包括变压器，高压电源、低压负载、高压侧开关网络、高压侧对称谐振腔、低压侧对称谐振腔、低压侧开关网络，高压侧对称谐振腔位于高压侧开关网络和变压器之间，高压侧对称谐振腔包括第一谐振腔与第二谐振腔，第一谐振腔由第一谐振电感L_r1和第一电容C_r1串联构成，第二谐振腔由第二谐振电感L_r1和第二电容C_r1串联构成；低压侧对称谐振腔位于变压器和低压侧开关网络之间，低压侧对称谐振腔包括N个对称谐振腔，N为大于等于1的整数，第i(1≤i≤N)个对称谐振腔包括i3谐振腔与i4谐振腔。

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域，具体为一种对称谐振腔的双向DC-DC变换器。

背景技术

系留无人机通过高压电缆连接机载电源与地面供电设备，与传统的使用电池动力系统的无人机(UAVS)相比，具有高载荷，长滞空时间等优点。目前常见的线缆直流母线电压为380V，这种直流母线电压较低，增大了线缆重量，降低了无人机有效载荷。通过提高直流母线电压(1kV)，可以实现在相同功率等级条件下，更小的电流，更轻的线缆重量，因而提高无人机有效载荷。因此，高压直流母线成为高功率密度系留无人机发展的必然趋势。与此类似的是，电动汽车和船舶的母线电压也有从400V提高到800V或1kV的技术趋势，通过提高电压降低损耗和系统重量。

同时，许多电力应用如电池充电器、汽车电源、可再生能源、不间断电源和智能电网系统都需要双向DC-DC变换器(BDC)，以便在安装了发电和耗电设备的直流电压母线之间进行双向功率传输。双向DC-DC变换器目前专注于在高频变换器中减小开关损耗，由于CLLC电路可实现原边开关管与副边整流管的软开关，因此CLLC被广泛引用在双向DC-DC变换器中。

但是在高压输入、低压大电流输出应用中，变压器的匝比很大，变压器具有较大的寄生电容和寄生电感，这些寄生参数在谐振变换器中影响较大，可能使谐振波形发生畸变，进而破坏CLLC电路的软开关条件，增大开关损耗甚至破坏开关管。此外，大匝比的变压器难以平面化，无法进一步提高功率密度；平面矩阵变压器具有高度低，热分布均匀，自动实现原边均压和副边均流的优点，因此，在高压输入、低压大电流输出的场合，可以采用平面矩阵变压器，承担高压大电流。然而，平面变压器绕组匝间电容正对面积大，匝间电容也较大；容易造成电流电压的畸变，变换器效率较低。

发明内容

为了解决现有电流电压畸变，变换器效率低的问题，本发明提供了一种对称谐振腔的双向DC-DC变换器，其能够减小谐振波形电流电压畸变，提高变换器的系统效率。

其技术方案是这样的：一种对称谐振腔的双向DC-DC变换器，其包括变压器，高压电源、低压负载，其特征在于，其还包括高压侧开关网络、高压侧对称谐振腔、低压侧对称谐振腔、低压侧开关网络，所述高压侧对称谐振腔位于所述高压侧开关网络和所述变压器之间，所述高压侧对称谐振腔包括第一谐振腔与第二谐振腔，所述第一谐振腔由第一谐振电感L_r1和第一电容C_r1串联构成，所述第二谐振腔由第二谐振电感L_r1和第二电容C_r1串联构成；所述低压侧对称谐振腔位于所述变压器和低压侧开关网络之间，所述低压侧对称谐振腔包括N个对称谐振腔，N为大于等于1的整数，第i(1≤i≤N)个对称谐振腔包括i3谐振腔与i4谐振腔，所述i3谐振腔由谐振电感L_ri3和谐振电容C_ri3串联构成，所述i4谐振腔由谐振电感L_ri4和谐振电容C_ri4串联构成；