[發(fā)明專利]一種含有源緩沖器的雙向隔離式DC-DC變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710585706.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN107222109B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊世春;周偉韜;郭旭東;閆嘯宇;楊海圣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文利

本發(fā)明提供了一種含有源緩沖器的雙向隔離式DC?DC變換器，涉及DC?DC變換器領(lǐng)域；具體包括輸入電路、輸出電路，諧振電路和變壓器；所述的諧振電路包含電感L2，電容Ca，二極管D6，開關(guān)S4和繞組N4，通過對(duì)開關(guān)S4的控制，諧振電路實(shí)際上成為一個(gè)有源緩沖器，當(dāng)能量正向流動(dòng)時(shí)，輸入電路中，主開關(guān)管S1進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作控制所傳輸能量的大小；在輸出電路中，為了防止整流管S3和續(xù)流管S2同時(shí)導(dǎo)通造成輸出電路中產(chǎn)生貫穿電路，整流管S3和續(xù)流管S2輪流進(jìn)行工作，從而使得能量能夠持續(xù)傳輸；能量反向傳輸時(shí)等效電路類似于Boost電路；通過控制諧振電路中輔助開關(guān)S4，使主開關(guān)管S1，續(xù)流管S2和S3整流管總能工作在軟開關(guān)狀態(tài)，降低了器件的開關(guān)損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及DC-DC變換器領(lǐng)域，具體是一種含有源緩沖器的雙向隔離式DC-DC變換器。

背景技術(shù)

隨著電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展，雙向DC-DC變換器可以調(diào)節(jié)逆變器的輸入電壓，還可以實(shí)現(xiàn)新能源汽車能量的雙向流動(dòng)(如再生回饋制動(dòng))等，提升功率利用效果。因此，雙向DC-DC變換器在電動(dòng)汽車中的用途越來越廣泛。

硬開關(guān)雙向DC-DC變換器在電流連續(xù)工作模式下會(huì)遇到嚴(yán)重問題，因?yàn)樵谟性撮_關(guān)器件關(guān)斷過程中反向恢復(fù)電流產(chǎn)生的電流尖峰對(duì)開關(guān)器件有極大的危害。隨著雙向DC-DC朝著大功率、高頻化的方向發(fā)展，軟開關(guān)技術(shù)變得尤為重要。

軟開關(guān)技術(shù)降低了開關(guān)器件的電壓電流應(yīng)力，軟化器件的開關(guān)過程，減小了開關(guān)損耗，提高了變換器的工作效率，且極大的縮小了變換器的體積重量，提高了變換器的功率密度和動(dòng)態(tài)性能。軟開關(guān)技術(shù)還減少了變換器對(duì)其他電子設(shè)備的電磁干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于雙向能量流動(dòng)情景下的軟開關(guān)技術(shù)，具體是含有源緩沖器的雙向隔離式DC-DC變換器，通過給原雙向DC-DC變換器的變壓器加一個(gè)額外的繞組，變換器所有開關(guān)都可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)，降低了器件的開關(guān)損耗。

所述的雙向隔離式DC-DC變換器，包括輸入電路、輸出電路，諧振電路和變壓器；

變壓器包括繞組N1，N2和N3，以及額外繞組N4；

所述輸入電路包括：輸入電源U1，主開關(guān)管S1，二極管D1和二極管D3。

具體連接如下：

二極管D3與主開關(guān)管S1并聯(lián)連接后，與輸入電源U1、變壓器繞組N1形成回路1；同時(shí)二極管D3與主開關(guān)管S1并聯(lián)連接后，與二極管D1，變壓器繞組N1和N2形成回路2，二極管D1，D3的負(fù)極分別直接與變壓器繞組N2、N1相連。

所述輸出電路包括：負(fù)載，續(xù)流管S2，整流管S3，二極管D2，D4和D5，電容器C1，C2，電感器L1以及電阻R1。

具體連接如下：

電阻R1并聯(lián)電容C1后，串聯(lián)二極管D2和變壓器繞組N3，形成回路1；二極管D2的正極與變壓器繞組N3相連；

二極管D5并聯(lián)續(xù)流管S2，二極管D4并聯(lián)整流管S3后，同時(shí)串聯(lián)變壓器繞組N3，形成回路2；二極管D5的負(fù)極直接與變壓器繞組N3相連；二極管D4的負(fù)極直接與變壓器繞組N3相連。

電容器C2并聯(lián)負(fù)載后，串聯(lián)電感器L1以及二極管D4與整流管S3的并聯(lián)電路，直接連接變壓器繞組N3，形成回路3；二極管D4的負(fù)極直接與變壓器繞組N3相連。

所述諧振電路包括：輔助開關(guān)S4，諧振輔助電感L2，諧振電容Ca以及二極管D6。

具體連接如下：

二極管D6與輔助開關(guān)S4并聯(lián)，依次串聯(lián)諧振電容Ca，諧振輔助電感L2，直接連接變壓器額外繞組N4；且二極管D6的負(fù)極與變壓器繞組N4直接相連。