[发明专利]基于三绕组变压器的双向隔离DC/DC变换器

摘要

一种基于三绕组变压器的双向隔离DC/DC变换器，由一个有源全桥单元、两个并联的对称半桥单元和一个三绕组高频变压器串联移相电感网络单元组成。有源全桥和半桥单元实现整流或逆变，高频变压器实现隔离和变压，移相电感网络实现能量的传输同时改善变换器的软开关特性。前级全桥与后级两个并联的对称半桥之间进行移相，可以控制能量的双向流动；通过前级全桥桥臂之间的移相和后级两个桥臂之间的移相，可以显著改善变换器软开关特性，使得所有功率开关管在宽输入电压范围下都能实现全程软开关。后级双对称半桥并联连接可以降低后级的电流RMS值。本发明具有导通损耗小、转换效率高、能量双向流动、电气隔离及宽输入电压范围全程软开关等特点。

主权项

一种基于三绕组变压器的双向隔离DC/DC变换器，其特征在于：所述变换器包括一个有源全桥单元、两个并联的对称半桥单元和一个三绕组高频变压器串联移相电感网络单元；所述有源全桥单元，包括第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、第四功率开关管S₄和第一电容C₁；其中，第一功率开关管S₁和第三功率开关管S₃的漏极分别与前级电压源V_p的正极连接；第二功率开关管S₂和第四功率开关管S₄的源极分别与前级电压源V_p的负极连接；第一功率开关管S₁的源极与第二功率开关管S₂的漏极相连，第三功率开关管S₃的源极与第四功率开关管S₄的漏极相连；第一电容C₁的一端与前级电压源V_p的正极连接，第一电容C₁的另一端与前级电压源V_p的负极连接；所述两个并联的对称半桥单元，包括第五功率开关管S₅、第六功率开关管S₆、第七功率开关管S₇、第八功率开关管S₈、第二电容C₂和第三电容C₃；其中，第五功率开关管S₅和第七功率开关管S₇的漏极分别与后级电压源V_s的正极连接；第六功率开关管S₆和第八功率开关管S₈的源极分别与后级电压源V_s的负极连接；第五功率开关管S₅的源极与第六功率开关管S₆的漏极相连，第七功率开关管S₇的源极与第八功率开关管S₈的漏极相连；第二电容C₂的一端与后级电压源V_s的正极连接，第三电容C₃的一端与后级电压源V_s的负极连接，第二电容C₂的另一端和第三电容C₃的另一端连接在一起，形成串联的连接形式；所述三绕组高频变压器串联移相电感网络单元，包括一个三绕组高频变压器T、第一移相电感L₁、第二移相电感L₂和第三移相电感L₃；所述的三绕组高频变压器T包含第一绕组N₁、第二绕组N₂和第三绕组N₃；其中，第一绕组N₁的同名端与第一电感L₁一端连接，第一电感L₁的另一端连接到第三功率开关管S₃和第四功率开关管S₄组成的桥臂中点；第一绕组N₁的异名端连接到第一功率开关管S₁和第二功率开关管S₂组成的桥臂中点；第二绕组N₂和第三绕组N₃各自的异名端连接在一起，接到第二电容C₂和第三电容C₃的连接点；第二绕组N₂的同名端与第二电感L₂的一端连接，第二电感L₂的另一端连接到第五功率开关管S₅和第六功率开关管S₆组成的桥臂中点；第三绕组N₂的同名端与第三电感L₃的一端连接，第三电感L₃的另一端连接到第七功率开关管S₇和第八功率开关管S₈组成的桥臂中点。