[发明专利]双向电源转换器

说明书

本发明提出一种双向电源转换器，包括电路板和设置于电路板的第一整流逆变电路、变压器组件、第二整流逆变电路、第一母线和第二母线，双向电源转换器中第一母线和所述第二母线采用铜排构成并实现大电流的汇流传输，同时作为散热元件为第二整流逆变开关组散热，提高了双向电源转换器的散热能力，并且第一整流逆变电路和第二整流逆变电路的内部整流逆变开关组、变压器绕组和滤波电容组件临近设置，使得交流路径最短，降低了交流损耗。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种双向电源转换器。

背景技术

电能存储的核心部件之一是双向电源，包括双向DC-DC变换器和双向AC-DC变换器，实现对电池的充电和放电功能。

为了实现储能系统的小型化和轻量化，电池技术的提升是必经之路，同时也要降低变换器的体积和重量，并提高转换效率，降低损耗，最终提升整个储能系统的转换效率。

以双向DC-DC变换器为例，其转换效率、功率密度和功率等级不断增加。功率密度的提升必须提高转换效率，功率等级的增加，意味着输出电流越来越大，普通的多层板厚铜PCB连接不足以支持上百安培的大电流，导致功率等级提升受限，同时，传统的双向DC-DC变换器电气连接各元器件距离为了减少发热，各元器件间隔较远，导致交流损耗大。

因此，传统的双向DC-DC变换器中存在因采用多层板厚铜PCB导致功率等级受限以及交流损耗大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双向电源转换器，旨在解决传统的双向DC-DC 变换器中存在因采用多层板厚铜PCB导致功率等级受限以及交流损耗大的问题。

本发明实施例的第一方案提了一种双向电源转换器，工作于升压模式和降压模式，双向电源转换器包括电路板和设置于电路板的用于在降压模式下切换至逆变工作状态以及在升压模式下切换至整流工作状态的第一整流逆变电路、用于变压转换的变压器组件、用于在降压模式下切换至整流工作状态以及在升压模式下切换至逆变工作状态的第二整流逆变电路以及用于传递低压直流电源的第一母线和第二母线；

所述变压器组件包括由磁芯、耦合至所述磁芯的第一侧绕组和第二侧绕组、与所述第一侧绕组和所述第二侧绕组相关联的引脚组成的变压器以及与所述第一侧绕组对应连接的励磁电感、谐振电容和谐振电感，所述励磁电感、所述谐振电容和所述谐振电感沿与散热方向垂直的方向依次并排设置；

所述第一整流逆变电路，包括第一整流逆变开关组和耦合在所述第一整流逆变开关组两端的至少一个第一滤波电容组件，所述第一整流逆变开关组内的各开关器件对应与所述励磁电感、所述谐振电容和所述谐振电感连接并沿所述励磁电感、所述谐振电容和所述谐振电感的排布方向临近并排设置，所述第一滤波电容组件与所述谐振电容临近设置于所述第一整流逆变开关组的两侧；

所述第二整流逆变电路，包括耦合在所述第一母线和所述第二母线之间的第二整流逆变开关组和耦合在所述第二整流逆变开关组两端的至少一个第二滤波电容组件；

所述第一母线和所述第二母线沿散热方向或者散热方向的反方向被设置成围绕所述磁芯的至少三个侧面延伸，所述第一母线和所述第二母线由铜排构成并进行汇流，所述第二整流逆变开关组的各开关表面安装在所述电路板上，并位于所述磁芯和电路板表面之间的空间内。

在一个实施例中，所述第一整流逆变开关组包括构成对称桥臂的第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件和第四开关器件，所述第二开关器件、所述第一开关器件、所述第三开关器件和所述第四开关器件沿与散热方向垂直的方向依次并排设置。

在一个实施例中，所述第一开关器件与所述第二开关器件的连接节点与所述谐振电感的第一端连接，所述第三开关器件与所述第四开关器件的连接节点与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电感的第二端、所述谐振电容的第二端与所述第一侧绕组的两端连接，所述励磁电感对应耦合在所述谐振电感和所述谐振电容之间；