[發(fā)明專利]一種低導(dǎo)通損耗的雙向DC/DC變換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710853456.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107465343A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸帥;宋揚(yáng);姚志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶聚陸新能源有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/158
• 分類號(hào): H02M3/158
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低導(dǎo)通損耗的雙向DC/DC變換器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，電力電子技術(shù)發(fā)展迅猛，帶動(dòng)了多個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是可再生能源發(fā)電和新能源汽車(chē)。當(dāng)前，可再生能源發(fā)電的發(fā)展已經(jīng)來(lái)到了關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，2016年光伏發(fā)電設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用已經(jīng)低于傳統(tǒng)化石能源發(fā)電設(shè)施。此外，新能源汽車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)也有了巨大進(jìn)步，特斯拉最新的P100D電動(dòng)汽車(chē)，百公里加速達(dá)到了2.5s，可比肩千萬(wàn)元級(jí)豪華超跑。

與之相應(yīng)地，微電網(wǎng)在近些年成為了研究的熱門(mén)。由于可再生能源的分布式特性，需要一種高效的方式將其整合起來(lái)，微電網(wǎng)無(wú)疑是最好的選擇，尤其是直流微網(wǎng)。多數(shù)新能源發(fā)電的輸出電壓類型皆為直流，而且現(xiàn)今直流負(fù)載的類型越來(lái)越多，直流微網(wǎng)的引入無(wú)疑可以減少多余的AC/DC轉(zhuǎn)換單元，提升系統(tǒng)的效率。此外，直流微網(wǎng)還可以整合電動(dòng)汽車(chē)的充電設(shè)施，尤其適用于直流快充設(shè)備。

DC/DC變換器是直流微電網(wǎng)中的關(guān)鍵接口設(shè)備，決定了各種直流設(shè)備之間及其與公共直流母線之間能否高效互聯(lián)。目前DC/DC變換器的技術(shù)多樣，而任何DC/DC功率變換的基本需求是一個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)和一個(gè)續(xù)流二極管，其中電力電子開(kāi)關(guān)通過(guò)脈寬調(diào)制，按一定的時(shí)間占比開(kāi)通與關(guān)斷，而續(xù)流二極管則承擔(dān)電力電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間的負(fù)載電流續(xù)流。為實(shí)現(xiàn)多模式之間靈活切換，在有的DC/DC功率變換的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，如雙向Buck-Boost變換器，雖然實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)與雙向升降壓等目的，達(dá)到了最大的靈活性，但其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜，其控制模式中存在電力電子開(kāi)關(guān)和續(xù)流二極管以100％時(shí)間占比來(lái)導(dǎo)通載流，而不需高頻率的開(kāi)通關(guān)斷，于是就帶來(lái)了因電力電子器件的較大導(dǎo)通損耗而造成的額外損耗，降低了效率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種低導(dǎo)通損耗的雙向DC/DC變換器，進(jìn)一步提升變換器的效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種低導(dǎo)通損耗的雙向DC/DC變換器，包括兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)的半橋、一個(gè)電感器、兩個(gè)電容器和兩個(gè)低阻開(kāi)關(guān)；

其中：

所述兩個(gè)低阻開(kāi)關(guān)各與所述兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)的半橋中的一個(gè)上橋臂并聯(lián)；

所述兩個(gè)電容器分別連接在兩個(gè)所述電力電子開(kāi)關(guān)的半橋的直流端；

所述兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)的半橋和所述一個(gè)電感器組成一個(gè)雙向Buck-Boost變換器，即所述電感器連接在所述兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)的半橋的中點(diǎn)之間。

進(jìn)一步，所述DC/DC變換器具有兩個(gè)端口，功率雙向流動(dòng)，從任意一個(gè)端口到另一個(gè)端口均實(shí)現(xiàn)升壓和降壓的功能。

進(jìn)一步，所述低阻開(kāi)關(guān)為單刀單擲型，具有閉合和斷開(kāi)兩種狀態(tài)。

進(jìn)一步，當(dāng)所述DC/DC變換器工作在降壓模式時(shí)，輸出端與所述電力電子開(kāi)關(guān)的半橋的上橋臂并聯(lián)的低阻開(kāi)關(guān)閉合，另一個(gè)低阻開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；輸入端所述電力電子開(kāi)關(guān)的半橋的上橋臂的電力電子開(kāi)關(guān)工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，下橋臂的二極管工作在續(xù)流狀態(tài)，在上橋臂的電力電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，該二極管流過(guò)負(fù)載電流，輸出端所述半橋的上下橋臂電力電子開(kāi)關(guān)均保持?jǐn)嚅_(kāi)。

進(jìn)一步，當(dāng)所述DC/DC變換器工作在升壓模式時(shí)，輸入端與所述電力電子開(kāi)關(guān)的半橋的上橋臂并聯(lián)的低阻開(kāi)關(guān)閉合，另一個(gè)低阻開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；輸入端所述電力電子開(kāi)關(guān)的半橋的上下橋臂電力電子開(kāi)關(guān)保持?jǐn)嚅_(kāi)，輸出端所述電力電子開(kāi)關(guān)的半橋的下橋臂電力電子開(kāi)關(guān)工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，上橋臂的二級(jí)管工作在續(xù)流狀態(tài)，當(dāng)下橋臂電力電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，該二極管流過(guò)負(fù)載電流。

進(jìn)一步，所述低阻開(kāi)關(guān)為機(jī)械觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)或低導(dǎo)通損耗的開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明相比原有的雙向Buck-Boost變換器結(jié)構(gòu)，在各種工作模式下都減少了一個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)或二極管的導(dǎo)通損耗，將變換器的導(dǎo)通損耗減少了約一半，效率大幅提高。

(2)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，具有明顯的實(shí)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中DC/DC變換器工作在正向降壓模式時(shí)的開(kāi)關(guān)管及繼電器狀態(tài)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中DC/DC變換器工作在正向升壓模式時(shí)的開(kāi)關(guān)管及繼電器狀態(tài)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中DC/DC變換器工作在反向降壓模式時(shí)的開(kāi)關(guān)管及繼電器狀態(tài)圖；