[實用新型]多相雙向諧振變換器

有效

• 申請號: 201720682961.4
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN207010552U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 王瑛
• 申請（專利權）人: 蘇州匯川聯合動力系統有限公司
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338;H02M1/44;H02M1/14
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司44217
• 代理人: 陸軍

技術領域

本實用新型涉及變換器領域，更具體地說，涉及一種多相雙向諧振變換器。

背景技術

隨著電動汽車及自動化行業的不斷發展，越來越多應用場合要求實現雙向能量傳輸。雙向能量傳輸可由兩個單向的功率變換器來實現，但是這種方式不僅功率密度低而且可靠性低，因此雙向功率變換器應運而生。

相比于傳統單向功率變換器，雙向功率變換器雖然提高了功率密度，但是其效率等特性卻會有所下降。基于此，實現高效率、高功率密度的雙向功率變換器是當今電源行業所研究的重點之一。

如圖1所示，是現有的降壓/升壓(Buck/Boost)變換器的電路拓撲圖，該降壓/升壓變換器在降壓時采用降壓(Buck)拓撲，即開關管Q2保持關斷，由PWM(plus width modulation，脈寬調制)波驅動的開關管Q1、電感L1、電容C2將電壓V₁降壓為電壓V₂輸出；在升壓時采用升壓(Boost)拓撲，即開關管Q1保持導通，由PWM波驅動的開關管Q2、電感L1、電容C2將電壓V₂升壓為電壓V₁輸出。該降壓/升壓變換器雖然可以實現雙向的能量傳輸，但是這種變換器屬于非隔離變換器，并且其單向只能實現升壓或者降壓中的一種，無法在單向上既實現降壓又實現升壓，應用場合較為局限。

此外，上述變換器拓撲在輸入功率變大時，需要并聯MOS(metal oxide semiconductor，金屬氧化物半導體)管來降低導通損耗。然而，隨著輸出功率的增加，其輸出紋波也會增加，因此在汽車電子等領域并聯MOS管無法滿足高可靠性的需求。

如圖2所示，是現有兩級雙向變換器的電路拓撲圖。兩級雙向變換器的其中第一級為降壓/升壓(Buck/Boost)非隔離結構(包括電感L1、開關管Q1、Q2、電容C3)，第二級為隔離結構(包括隔離變換器)。兩級雙向變換器的降壓/升壓通常由Buck/Boost非隔離結構級實現。但該雙向變換器由于采用兩級結構，因此其體積較大，不利于功率密度的提升。

此外，該變換器拓撲經過第一級的升壓后，第二級的輸入MOS管會難以選擇，造成成本增加。并且上述第一級結構也會造成較復雜的EMI(Electro Magnetic Interference，電磁干擾)問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于，針對上述雙向變換器存在電磁干擾、可靠性不高的問題，提供一種多相雙向諧振變換器。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案是，提供一種多相雙向諧振變換器，包括控制單元以及并聯連接在第一外接端子和第二外接端子之間的n條變流支路，且每一所述變流支路包括依次連接的第一變換單元、正向諧振電路、反向諧振電路、變壓器和第二變換單元，所述n為大于或等于2的整數；所述控制單元分別與所述n條變流支路的第一變換單元以及第二變換單元連接并輸出脈沖寬度調制信號，且n個脈沖寬度調制信號之間的相位差依次為360/n度。

在本實用新型所述的多相雙向諧振變換器中，所述第一變換單元由第一斬波電路構成，且所述第一斬波電路包括多個開關管；所述第二變換單元由第二斬波電路構成，且所述第二斬波電路包括多個開關管；所述第一斬波電路和所述第二斬波電路的開關管的控制端分別連接到所述控制單元。

在本實用新型所述的多相雙向諧振變換器中，所述正向諧振電路和反向諧振電路共用一個第一電感，所述正向諧振電路由一個第一電容及第一電感構成，所述反向諧振電路由一個第二電感、一個第二電容及第一電感構成；所述第一電容、第二電容和第二電感串聯連接在第一斬波電路的第一接線端與變壓器的第一側繞組的第一接線端之間；所述第一電感的第一端連接到第一電容與第二電容的連接點，所述第一電感的第二端直接連接到第一斬波電路的第二接線端以及所述變壓器第一側繞組的第二接線端。

在本實用新型所述的多相雙向諧振變換器中，在能量由第一外接端子流向第二外接端子時，所述第一斬波電路的斬波頻率大于：

其中，C_m為第一電容的容值，L_m為第一電感的電感量。

在本實用新型所述的多相雙向諧振變換器中，在能量由第二外接端子流向第一外接端子時，所述第二斬波電路的斬波頻率大于：

其中，C_r為第二電容的容值，L_r為第二電感的電感量，L_m為第一電感的電感量。