[发明专利]一种在零电压开关操作下高效双向DC-DC变换器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种在零电压开关操作下高效双向DC‑DC变换器以及设计方法，该变换器包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管、第一电感器和第二电感器，所述第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管均反向并联一个二极管，所述第一电感器包括第一电感、第二电感和耦合第一电感、第二电感的磁芯，所述第二电感器包括第三电感、第四电感和耦合第三电感、第四电感的磁芯。本发明在半桥配置中结合了降压转换器和升压转换器，能够降开关损耗、铁心损耗，实现反向导通期间的同步整流和无尾电流快速关断。

技术领域

本发明涉及一种在零电压开关操作下高效双向DC-DC变换器及其设计方法，属于电力电子领域。

背景技术

双向DC-DC变换器已广泛用于许多与电力相关的系统，包括混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCV)、卫星和可再生能源系统等。在电动汽车(EV)应用中，双向DC-DC变换器管理直流母线和能量存储之间的能量和功率流动，允许使用低压电池和高压逆变器-电动机驱动器。双向潮流可在启动、加速和爬坡过程中捕获再生制动器的能量并释放能量。在可再生能源应用中，双向DC-DC变换器用于在直流母线电压升高时将可再生能源传输到电容性能源，而在直流母线电压低时将电能传输到负载。双向DC-DC变换器可以是非隔离型或隔离型的，具体选取由安全性和/或电压传输比的要求所决定。但是目前的双向DC-DC变换器存在开关损耗较大的问题急需解决，设计高效且损耗较小的开关是一件十分有意义的事情。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在零电压开关操作下高效双向DC-DC变换器及其设计方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种在零电压开关操作下高效双向DC-DC变换器，包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管、第一电感器和第二电感器，所述第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管均反向并联一个二极管，所述第一电感器包括第一电感、第二电感和耦合第一电感、第二电感的磁芯，所述第二电感器包括第三电感、第四电感和耦合第三电感、第四电感的磁芯，其中第一三极管的发射极连接第五三极管的集电极，第一三极管的发射极和第五三极管的集电极的连接点接第一电感；第二三极管的发射极连接第六三极管的集电极，第二三极管的发射极和第六三极管的集电极的连接点接第二电感；第三三极管的发射极连接第七三极管的集电极，第三三极管的发射极和第七三极管的集电极的连接点接第三电感；第四三极管的发射极连接第八三极管的集电极，第四三极管的发射极和第八三极管的集电极的连接点接第四电感；第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管的集电极连接，第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管的发射极连接；第一电感、第二电感、第三电感、第四电感的另一端连接。

进一步的，所述第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极管、第七三极管、第八三极管采用CoolMOS。

进一步的，所述第一电感器和第二电感器采用具有EE磁芯的对称结构。

进一步的，所述第一电感器和第二电感器耦合系数取值为[0,1]，自感L取值需使得在最大低压侧电流条件下满足ZVS的电流纹波要求。

一种在零电压开关操作下高效双向DC-DC变换器的设计方法，包括如下步骤：