[發明專利]基于總線式均衡網絡的隔離型變換器和工作方法

在審

• 申請號: 201710371093.2
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107171562A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 凌睿;胡睿;王峰;張騰;劉金平;劉輝;楊常浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子電路自動化控制領域，尤其涉及一種基于總線式均衡網絡的隔離型變換器和工作方法。

背景技術

新型電力電子器件和新型控制技術不斷涌現，使電力電子變換器不斷朝著高功率密度、高可靠性、模塊化、高效率、低污染方向發展，對電力電子變換器的性能要求也隨之不斷提高。我們熟知的DC-DC變換器主要工作于單向模式，即能量只能由輸入端流向輸出端，對于需要能量雙向流動的場合，通常采用兩個單向DC-DC變換器反向并聯的結構，這種方案可以實現能量的雙向傳輸，但系統體積較大，結構復雜，不利于變換器的模塊化和小型化。為了解決上述問題，能夠實現能量雙向傳輸的“雙向DC-DC變換器”應運而生。

隨著科學技術的迅速發展，人們對雙向DC-DC變換器的需求也隨之快速增加，在太陽能電源系統、電動汽車、直流不停電電源系統、燃料電池供電系統、多端口混合供電系統、直流功率放大器、電梯等場合，雙向DC-DC變換器都有廣泛的應用。

與單向DC-DC變換器類似，雙向DC-DC變換器也可以分為非隔離型變換器和變壓器隔離型變換器兩大類。全橋雙向DC-DC變換器，通過移相控制可使其開關器件實現零電壓開關，開關器件的電壓、電流應力小；變壓器雙向勵磁，利用率較高，在中、大功率場合有廣泛的應用。用變壓器作為隔離，高、低壓側分別有既可整流又可逆變的變流裝置。用IGBT或MOSEFT管作為開關器件構成橋式或半橋式整流逆變電路。正常情況下的能量流向是，從高壓側向低壓側方向，低壓側的蓄電池處于充電狀態，另外低壓側負載需要消耗一定的能量。當能量從低壓側向高壓側流動時，具有短時和大電流的特點。通常只在系統啟動或故障狀態下出現。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種基于總線式均衡網絡的隔離型變換器和工作方法。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種基于總線式均衡網絡的隔離型變換器，其關鍵在于，包括：第一MOS管，第二MOS管，第三MOS管，第四MOS管，第五MOS管，第六MOS管，第七MOS管，第八MOS管，第一電阻，第二電阻，第一電感，第一電容，變壓器。

第一MOS管漏極接輸入電源正極，所述第一MOS管源極接第二MOS管漏極，所述第一MOS管源極又接變壓器原邊正極，所述第二MOS管源級接輸入電源負極，第一電阻一端接輸入電源正極，所述一電阻另一端接輸入電源負極，第三MOS管漏極接第一MOS管漏極，所述第三MOS管源極接第四MOS管漏極，所述第三MOS管源極又接變壓器原邊負極，所述第四MOS管源極接輸入電源負極，第一電感一端接變壓器副邊正極，所述第一電感另一端接第五MOS管源極，所述第五MOS管漏極接第七MOS管漏極，所述第五MOS管漏極又接輸出電源正極，所述第七MOS管源極接變壓器副邊負極，所述第七MOS管源極又接第八MOS管漏極，所述第八MOS管源極接第六MOS管源極，所述第八MOS管源極又接輸出電源負極，所述第六MOS管漏極接變壓器副邊正極，第一電容一端接第二電阻一端，所述第一電容另一端接第二電阻另一端，所述第二電阻一端接輸出電源正極，所述第二電阻另一端接輸出電源負極。

本發明還公開一種基于總線式均衡網絡的隔離型變換器的工作方法，其特征在于，設置MOS管工作時序，當能量從低壓向高壓方向傳送時，MOS管導通、關斷的一個時間周期分為t₁、t₂、t₃、t₄、t₅五個時間點，所述工作方法包括：

階段1，在t₁至t₂階段，第一MOS管，第四MOS管，第七MOS管導通，由于第五MOS管內部二極管Ds1和第七MOS管的導通，使得變壓器右側的c，d兩點短路，變壓器右側和i_LK相關的等效電路如圖3所示，電流i_LK的值如(1)式所示，

電感L_K的儲能時間可以通過S3的導通時間來控制，式(1)中的U_T2為變壓器右側電壓幅值。

階段2，在t₂至t₃階段，在t2時刻第七MOS管關斷，經過短暫的延時后，對第八MOS管加觸發脈沖但第八MOS管并不立即導通。此時電感電流i_LK經第五MOS管、第八MOS管內部二極管對第一電容進行充電，電流表達式如(2)式所示，等效電路如圖4所示。