[發明專利]一種基于SiC器件串聯的雙向DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201510901533.1
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105720822A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 董長城;侯凱;駱健;王志剛;辛甜;呂宏水;何安然;盧文兵;徐建松;王后生;范鎮淇
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;南京南瑞集團公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.一種基于SiC器件串聯的雙向DC/DC變換器，包括輸入側濾波電容、逆變全橋、傳輸電感、輸入側隔直電容、變壓器、輸出測隔直電容、整流全橋和輸出濾波電容，其中直流輸入端經輸入側濾波電容與逆變全橋的輸入側相連，逆變全橋的輸出側一端經傳輸電感和輸入側隔直電容與變壓器的原邊一端相連，變壓器的原邊另外一端與逆變全橋的另一輸出端相連，變壓器的副邊輸出端經輸出測隔直電容與整流橋的輸入端相連，整流橋的輸出側與輸出側濾波電容相連，其特征在于：

所述逆變全橋將直流電變換為交流電，包括第一電子開關、第二電子開關、第三電子開關和第四電子開關，第一電子開關與第二電子開關串聯后并聯于輸入側濾波電容兩端，第三電子開關與第四電子開關串聯后并聯于輸入側濾波電容兩端，第一電子開關與第二電子開關的連接中點依次串聯傳輸電感和輸入側隔直電容，與變壓器的原邊一端子相連接；第三電子開關與第四電子開關的連接中點與變壓器的原邊另一端子相連接；

所述整流全橋將高頻變壓器輸出的交流電變換為直流電，包括第五電子開關、第六電子開關、第七電子開關和第八電子開關，第五電子開關與第六電子開關串聯后并聯于輸出側濾波電容兩端，第七電子開關與第八電子開關串聯后并聯于輸出側濾波電容兩端，變壓器副邊一端子經輸出測隔直電容與第七電子開關和第八電子開關的連接中點相連；變壓器的副邊另一端子與第五電子開關和第六電子開關的中點相連；

所述第一電子開關、第二電子開關、第三電子開關、第四電子開關、第五電子開關、第六電子開關、第七電子開關和第八電子開關均為2只或多只全控器件串聯組成，所述全控器件為SiCMOSFET模塊，相互串聯的每個全控器件均并聯有均壓電路。

2.根據權利要求1所述的基于SiC器件串聯的雙向DC/DC變換器，其特征在于：所述輸入側濾波電容和輸出側濾波電容為薄膜電容。

3.根據權利要求1或2所述的基于SiC器件串聯的雙向DC/DC變換器，其特征在于，所述均壓電路由靜態均壓電路和動態均壓電路組成，靜態均壓電路由并聯于SiCMOSFET兩端的電阻組成，動態均壓電路為由電阻與二極管并聯后再與吸收電容串聯組成的RCD緩沖電路組成，并聯于靜態均壓電路的兩端。

4.一種用于控制如權利要求1~3任一所述的基于SiC器件串聯的雙向DC/DC變換器的控制系統，其特征在于，包括主控單元、信號發生單元、驅動單元和采樣保護單元，其中：

主控單元用于系統監控、系統控制策略實現以及控制命令下發；

信號發生單元用于實現上層主控單元的控制要求，并實時的下發控制信號指令并監控下層驅動單元，同時將雙向DC/DC變換器的運行狀態數據匯總報告給主控單元；

驅動單元用于接收信號發生單元下發的控制信號指令以及產生驅動波形實現對雙向DC/DC變換器的各全控器件的驅動；

采樣保護單元用于對雙向DC/DC變換器運行情況進行實時采樣，并將采樣信號通過信號發生單元上傳至主控單元。

5.一種用于控制如權利要求1~3任一所述的基于SiC器件串聯的雙向DC/DC變換器的控制方法，其特征在于，令雙向DC/DC變換器中的整流全橋和逆變全橋每一橋臂串聯的全控器件同時導通和關斷，等效為一只全控器件；每上下兩橋臂的兩組全控器件均為180度互補導通，整流全橋和逆變全橋中所有斜對角兩組全控器件都同時開關，通過控制兩個全橋橋臂中點電壓之間的移向角，來控制功率傳輸的方向和大小。