[发明专利]一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器

说明书

本发明公开了一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，包括：高压三相全桥电路模块、低压三相全桥电路模块、三相传能电感、三相高频同轴变压器以及DSP模块；本发明提出的隔离型高频双有源桥变换器结构对称简单，其中的电力电子开关采用氮化镓功率器件，使得双有源桥变换器开关频率可提高到100kHz‑1MHz的范围，三相高频同轴变压器采用同轴结构，减少等无源元件的体积和重量，减少电磁干扰，提高变换器的功率密度，可双向传输电能且可快速切换传输方向。本发明实施例能够在对体积和重量限制严格的应用场合下，提供高频开关频率以及高功率密度，解决现有技术中传统的双有源桥变换器开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

技术领域

本发明涉及电力电子变换电路领域，尤其涉及一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器。

背景技术

双有源桥(Dual-Active-Bridge,DAB)DC-DC双向变换器由一个变压器连接两个H-桥式全桥电路组成，全桥电路将直流电压逆变成双极性交流矩形波，两个交流电压施加在变压器和电感器上，通过移相控制来控制能量传输的大小和方向。双有源桥直流变换器结构对称简单，可以在两个电平之间实现电气隔离，能量双向流动和器件零电压开关，适合新能源发电系统、航空电源系统、直流不停电电源系统、电动车能量管理系统、多端口混合供电系统、数据中心、电力电子变压器等应用场合。

双有源桥DC-DC双向变换器中的变压器不仅提供了必要的电气隔离，还主要地决定了变换器的体积和重量，该拓扑中开关器件的工作频率越高，则所需要的变压器越小，重量越轻。然而，目前传统的双有源桥变换器大多采用硅器件搭建，开关频率相对较低，一般在20kHz以下，而且连接两个H-桥式电路的变压器体积和重量均较大。

综上所述，现有技术中传统的双有源桥变换器采用硅器件搭建，存在着开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，用于解决现有技术中传统的双有源桥变换器采用硅器件搭建，存在着开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

本发明提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，包括：高压三相全桥电路模块、低压三相全桥电路模块、三相传能电感、三相高频同轴变压器以及DSP模块；所述高压三相全桥电路模块中包括有采用氮化镓高压开关器件构成的第一三相全桥电路，所述低压三相全桥电路模块中包括有采用氮化镓低压开关器件构成的第二三相全桥电路；

所述第一三相全桥电路的交流端与所述三相传能电感的第一端口相连接，所述三相传能电感的第二端口与所述三相高频同轴变压器的初级绕组相连接，所述三相高频同轴变压器的次级绕组与所述第二三相全桥电路的交流端相连接，所述第一三相全桥电路的第二端口以及第二三相全桥电路的第二端口均与DSP模块相连接。

优选的，所述高压三相全桥电路模块包括有通过信号立柱相连接的第一功率电路板以及第一控制电路板，所述第一功率电路板上设置有第一三相全桥电路以及第一门极驱动电路，所述第一控制电路板上设置有第一逻辑控制电路以及第一隔离器；

所述第一门极驱动电路的第一端口通过信号立柱以及第一隔离器与第一逻辑控制电路的第一端口相连接，第一门极驱动电路的第二端口与第一三相全桥电路中的氮化镓高压开关器件的门极相连接，所述第一逻辑控制电路的第二端口与DSP模块相连接；

所述低压三相全桥电路模块包括有通过信号立柱相连接的第二功率电路板以及第二控制电路板，所述第二功率电路板上设置有第二三相全桥电路以及第二门极驱动电路，所述第二控制电路板上设置有第二逻辑控制电路以及第二隔离器；

所述第二门极驱动电路的第一端口通过信号立柱以及第二隔离器与第二逻辑控制电路的第一端口相连接，第二门极驱动电路的第二端口与第二三相全桥电路中的氮化镓低压开关器件的门极相连接，所述第二逻辑控制电路的第二端口与DSP模块相连接。