[发明专利]一种双向级联输入级联输出DC-DC变换拓扑结构

说明书

一种双向级联输入级联输出DC‑DC变换拓扑结构，原边侧电路包括直流电源、电容和原边单相全桥，原边单相全桥包括至少一个单相全桥模块，每一个单相全桥模块包括并联的第一桥臂和第二桥臂；电容和原边单相全桥分别并联于直流电源两侧，原边单相全桥中桥臂中点分别与高频变压器的输入端连接；副边侧电路包括直流电源、电容和副边单向全桥，副边单向全桥包括多个单相全桥模块；电容和副边单向全桥分别并联于直流电源两侧，副边单向全桥中桥臂中点分别与高频变压器的输出端连接。于原边大电流、副边高电压场合，开关管承受电压应力低，充放电效率高，抬压速度快，结构简单；于原边高电压、副边大电流场合，开关管电流应力较小，输出电流稳定。

技术领域

本发明涉及电压变换器技术领域，尤其涉及一种双向级联输入级联输出DC-DC变换拓扑结构。

背景技术

近年来电动汽车因节能环保等显著优势受到国家政策大力支持，发展良好，越来越多的高校、设计院和汽车企业开始深入研究。车载电源是新能源汽车的核心之一，越来越多的微电网成为电动汽车充换电站的供电系统。因此，需要一种能够有效利用新能源发电、有效改善供电质量的控制储能系统充放电的功率变换器。并且随着我国电镀、电解和雷达系统等行业的飞速发展，在电解、电镀和电泳等主要应用中，需要使用多种大功率甚至超大功率的直流电源或脉冲电源，比如电镀过程一般需要电镀电源输出电压在500V以内，输出电流在几百甚至几千安培。促使电镀电源向大功率、高频化和高密度的方向发展。

直流-直流(DC-DC)变换器能够将固定的直流电压变换成可变的直流电压并进行输出，是实现能量转换、传递电压电流及功率控制的关键执行部件。传统的DC-DC变换器采用硬开关的工作方式，开关管的损耗是影响其工作效率的主要因素；开关管的损耗主要来源两方面，一是开关管在开通和关断的过程中，由于电压和电流的同时存在而产生的开断损耗；二是在开关管开通时，因为其本身导通电阻的存在而产生的导通损耗。

目前的DC-DC变换器主要以单相全桥拓扑的形式存在，拓扑结构电流升高速度慢，充电效率较低，当二次侧需要输出较大电流时，开关管所承受的电流应力较大。

因此，亟需一种双向级联输入级联输出DC-DC变换拓扑结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种双向级联输入级联输出DC-DC变换拓扑结构，于原边侧大电流、副边侧高电压的场合中，开关管所承受的电压应力低，充放电效率高，抬压速度快，结构简单，更加适合车载用电等方向；于原边侧高电压、副边侧大电流的场合中，开关管电流应力较小，输出电流稳定，更适合电解、电镀的要求。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种双向级联输入级联输出DC-DC变换拓扑结构，包括原边侧电路、高频变压器和副边侧电路。

原边侧电路包括原边直流电源、原边电容和原边单相全桥，原边单相全桥包括至少一个单相全桥模块；每一个单相全桥模块包括并联的第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂由第一开关管和第二开关管串联组成，第二桥臂由第三开关管和第四开关管串联组成；原边电容和原边单相全桥分别并联于原边直流电源两侧，原边单相全桥中第一桥臂中点和第二桥臂中点分别与高频变压器的输入端连接。

副边侧电路包括副边直流电源、副边电容和副边单向全桥，副边单向全桥包括多个单相全桥模块；副边电容和副边单向全桥分别并联于副边直流电源两侧，副边单向全桥中第一桥臂中点和第二桥臂中点分别与高频变压器的输出端连接；第一桥臂中点位于第一开关管和第二开关管之间，第二桥臂中点位于第三开关管和第四开关管之间。