[發明專利]一種低導通損耗的雙向DC/DC變換器

在審

• 申請號: 201710853456.6
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107465343A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 陸帥;宋揚;姚志剛
• 申請（專利權）人: 重慶聚陸新能源有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種低導通損耗的雙向DC/DC變換器。

背景技術

近年來，電力電子技術發展迅猛，帶動了多個產業的發展，尤其是可再生能源發電和新能源汽車。當前，可再生能源發電的發展已經來到了關鍵的節點，2016年光伏發電設施的建設費用已經低于傳統化石能源發電設施。此外，新能源汽車的電機驅動技術也有了巨大進步，特斯拉最新的P100D電動汽車，百公里加速達到了2.5s，可比肩千萬元級豪華超跑。

與之相應地，微電網在近些年成為了研究的熱門。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，微電網無疑是最好的選擇，尤其是直流微網。多數新能源發電的輸出電壓類型皆為直流，而且現今直流負載的類型越來越多，直流微網的引入無疑可以減少多余的AC/DC轉換單元，提升系統的效率。此外，直流微網還可以整合電動汽車的充電設施，尤其適用于直流快充設備。

DC/DC變換器是直流微電網中的關鍵接口設備，決定了各種直流設備之間及其與公共直流母線之間能否高效互聯。目前DC/DC變換器的技術多樣，而任何DC/DC功率變換的基本需求是一個電力電子開關和一個續流二極管，其中電力電子開關通過脈寬調制，按一定的時間占比開通與關斷，而續流二極管則承擔電力電子開關關斷時間的負載電流續流。為實現多模式之間靈活切換，在有的DC/DC功率變換的拓撲結構中，如雙向Buck-Boost變換器，雖然實現了能量的雙向流動與雙向升降壓等目的，達到了最大的靈活性，但其拓撲結構也變得復雜，其控制模式中存在電力電子開關和續流二極管以100％時間占比來導通載流，而不需高頻率的開通關斷，于是就帶來了因電力電子器件的較大導通損耗而造成的額外損耗，降低了效率。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種低導通損耗的雙向DC/DC變換器，進一步提升變換器的效率。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種低導通損耗的雙向DC/DC變換器，包括兩個電力電子開關的半橋、一個電感器、兩個電容器和兩個低阻開關；

其中：

所述兩個低阻開關各與所述兩個電力電子開關的半橋中的一個上橋臂并聯；

所述兩個電容器分別連接在兩個所述電力電子開關的半橋的直流端；

所述兩個電力電子開關的半橋和所述一個電感器組成一個雙向Buck-Boost變換器，即所述電感器連接在所述兩個電力電子開關的半橋的中點之間。

進一步，所述DC/DC變換器具有兩個端口，功率雙向流動，從任意一個端口到另一個端口均實現升壓和降壓的功能。

進一步，所述低阻開關為單刀單擲型，具有閉合和斷開兩種狀態。

進一步，當所述DC/DC變換器工作在降壓模式時，輸出端與所述電力電子開關的半橋的上橋臂并聯的低阻開關閉合，另一個低阻開關斷開；輸入端所述電力電子開關的半橋的上橋臂的電力電子開關工作在開關狀態，下橋臂的二極管工作在續流狀態，在上橋臂的電力電子開關斷開時，該二極管流過負載電流，輸出端所述半橋的上下橋臂電力電子開關均保持斷開。

進一步，當所述DC/DC變換器工作在升壓模式時，輸入端與所述電力電子開關的半橋的上橋臂并聯的低阻開關閉合，另一個低阻開關斷開；輸入端所述電力電子開關的半橋的上下橋臂電力電子開關保持斷開，輸出端所述電力電子開關的半橋的下橋臂電力電子開關工作在開關狀態，上橋臂的二級管工作在續流狀態，當下橋臂電力電子開關斷開時，該二極管流過負載電流。

進一步，所述低阻開關為機械觸點式開關或低導通損耗的開關。

本發明的有益效果在于：

(1)本發明相比原有的雙向Buck-Boost變換器結構，在各種工作模式下都減少了一個電力電子開關或二極管的導通損耗，將變換器的導通損耗減少了約一半，效率大幅提高。

(2)本發明結構簡單，易于控制，具有明顯的實用價值。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明實施例中DC/DC變換器的拓撲結構圖；

圖2為本發明實施例中DC/DC變換器工作在正向降壓模式時的開關管及繼電器狀態圖；

圖3為本發明實施例中DC/DC變換器工作在正向升壓模式時的開關管及繼電器狀態圖；

圖4為本發明實施例中DC/DC變換器工作在反向降壓模式時的開關管及繼電器狀態圖；