[发明专利]单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构

说明书

本发明提供了一种单级DAB‑LLC混合型双向DC‑DC变换器的拓扑结构，包括：第一直流电源；LLC串联谐振变换器，所述LLC串联谐振变换器的第一端与所述第一直流电源的正极端电连接；DAB变换器，所述DAB变换器的第一端与所述LLC串联谐振变换器的第二端电连接，所述DAB变换器的第二端与所述第一直流电源的负极端电连接，所述DAB变换器的第三端与所述LLC串联谐振变换器的第三端电连接，所述DAB变换器的第四端与所述LLC串联谐振变换器的第四端电连接。本发明的单级DAB‑LLC混合型双向DC‑DC变换器，能够实现在开关频率保持恒定的情况下对变换器输出电压进行闭环调节，且实现正反向运行模式下能量的自然双向流动，提高变换器的传输效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构。

背景技术

近年来，直流变压器越来越被重视，人们做了大量的相关研究工作，被广泛应用于光伏储能、新能源汽车、固态变压器和负载点等需要隔离和高效率的应用，其中，大部分采用单个LLC串联谐振变换器或单个DAB变换器，但它们都有一些缺点。

在谐振频率下运行时，因为LLC串联谐振变换器可以获得软开关和低传导损耗，所以它具有最大的转换效率，而当电压增益偏离谐振点的增益时，LLC变换器的循环电流增大，从而降低了变换效率，当输出电流较大时，由于实际装置中的线路阻抗、开关装置的导通电阻和变压器的等效电阻，会引起电压降，降低输出调节能力，另外，LLC串联谐振变换器很难实现自然双向功率控制，而DAB变换器可以在实现ZVS的同时实现自然的双向功率流，但其ZVS在负载较轻的情况下难以实现，在大负荷和非单位电压增益条件下，循环电流会引起过大的电流应力，这将降低DAB变换器的效率，同时，当DAB变换器在额定负载下工作时，存在较大的关断损耗。

发明内容

本发明提供了一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其目的是为了解决传统的变换器存在的不能实现自然双向功率控制、输出调节能力低、效率低和关断损耗较大的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，包括：

第一直流电源；

LLC串联谐振变换器，所述LLC串联谐振变换器的第一端与所述第一直流电源的正极端电连接；

DAB变换器，所述DAB变换器的第一端与所述LLC串联谐振变换器的第二端电连接，所述DAB变换器的第二端与所述第一直流电源的负极端电连接，所述DAB变换器的第三端与所述LLC串联谐振变换器的第三端电连接，所述DAB变换器的第四端与所述LLC串联谐振变换器的第四端电连接。

其中，所述LLC串联谐振变换器包括：

第一输入电容，所述第一输入电容的正极端与所述第一直流电源的正极端电连接；

第一开关回路，所述第一开关回路的第一端与所述第一输入电容的正极端电连接，所述第一开关回路的第二端与所述第一输入电容的负极端电连接；

谐振电路，所述谐振电路的第一端与所述第一开关回路的第三端电连接；

励磁电感，所述励磁电感的第一端与所述谐振电路的第二端电连接，所述励磁电感的第二端与所述第一开关回路的第四端电连接；

第一变压器，所述第一变压器的原边正极端与所述励磁电感的第一端电连接，所述第一变压器的原边负极端与所述励磁电感的第二端电连接；

第二开关回路，所述第二开关回路的第一端与所述第一变压器的副边正极端电连接，所述第二开关回路的第二端与所述第一变压器的副边负极端电连接。

其中，所述DAB变换器包括：