[发明专利]单级隔离型双向直流变换器

说明书

本发明提供了一种单级隔离型双向直流变换器，包括桥式单元电路、半桥整流电路、钳位电路、变压器、电感、第一直流母线、第二直流母线及钳位电容；所述桥式单元电路连接在所述第一直流母线和所述变压器的原边绕组之间，所述半桥整流电路和钳位电路分别与变压器的副边绕组连接，所述第二直流母线的正极经由电感与变压器的副边绕组的中间抽头连接，所述第二直流母线的负极与所述半桥整流电路连接；在能量由所述第二直流母线传输到第一直流母线时，所述钳位电容经由所述钳位电路吸收所述变压器的副边绕组的漏感的能量。本发明实施例在能量由第二直流母线传输到第一直流母线时，可在保证传输效率的前提下，以较宽的电压范围内工作。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子设备领域，更具体地说，涉及一种单级隔离型双向直流变换器。

背景技术

随着电动汽车及自动化行业的不断发展，越来越多应用场合要求实现双向能量传输。双向能量传输可由两个单向的功率变换器来实现，但是这种方式不仅功率密度低而且可靠性低，因此双向直流变换器应运而生。

根据有无使用变压器，双向直流变换器可以分为隔离型和非隔离型两类，其中非隔离型直流变换器结构简单，但不具备电气隔离，容易引发安全事故，不宜在电动汽车上使用。

如图1所示，是现有的双边双向谐振结构的双向变换器的电路拓扑图。该双向变换器的两端均为斩波电路(由开关管Q11～Q14组成的斩波电路和由开关管Q15～Q18组成的斩波电路，且开关管Q11～Q18均由PWM(plus width modulation，脉宽调制)波驱动)，且该双向变换器包括位于变压器T11的两侧的谐振腔(由电感L11、L13、电容C13构成的谐振腔以及由电感L12、L14、电容C14构成的谐振腔)，其在正向和反向工作时都为典型的LLC串联谐振结构，可以实现全范围的软开关。但该双向变换器在电压传输比变化范围较大的时候效率下降严重。

发明内容

本发明实施例针对上述双向直流变换器在电压传输比变化范围较大的时候效率下降严重的问题，提供一种新的单级隔离型双向直流变换器。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种单级隔离型双向直流变换器，包括桥式单元电路、半桥整流电路、钳位电路、变压器、电感、第一直流母线、第二直流母线及钳位电容，且所述桥式单元电路、半桥整流电路以及钳位电路分别包括具有体二极管和结电容的开关管；

所述桥式单元电路连接在所述第一直流母线和所述变压器的原边绕组之间，所述半桥整流电路和所述钳位电路分别与所述变压器的副边绕组连接，所述第二直流母线的正极经由所述电感与所述变压器的副边绕组的中间抽头连接，所述第二直流母线的负极与所述半桥整流电路连接；

所述钳位电容的正极与所述钳位电路连接，所述钳位电容的负极与所述第二直流母线连接，且在能量由所述第二直流母线传输到第一直流母线时，所述钳位电容经由所述钳位电路吸收所述变压器的副边绕组的漏感的能量。

优选地，所述双向直流变换器包括控制单元，所述控制单元分别与所述钳位电路和半桥整流电路的控制端连接，且所述控制单元通过向所述钳位电路和半桥整流电路的控制端输出驱动信号使能量由所述第二直流母线传输到第一直流母线。

优选地，所述桥式单元电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管按照单相H桥方式连接在所述第一直流母线和所述变压器的原边绕组之间，且在能量由所述第二直流母线传输到第一直流母线时，所述桥式单元电路通过第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的体二极管将所述变压器的原边绕组的能量传输到所述第一直流母线。

优选地，所述钳位电路包括第五开关管和二极管，所述第五开关管串联连接在所述变压器的副边绕组的第一端与所述钳位电容的正极之间，所述二极管串联连接在所述变压器的副边绕组的第二端与所述钳位电容的正极之间。