[發明專利]一種基于隔離式全橋ANPC和H橋的雙向DC/DC變換器

在審

• 申請號: 201911000592.6
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN111092553A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 張宇;關清心
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種基于隔離式全橋ANPC和H橋的雙向DC/DC變換器，其特征在于，包括：全橋ANPC有源橋、H橋電路、變壓器以及電感；

全橋ANPC有源橋和電感連接于變壓器的一側，H橋電路連接于變壓器的另一側；所述全橋ANPC有源橋可以輸出五種電平，H橋電路可以輸出三個電平；

所述全橋ANPC有源橋由兩個直流分壓電容和兩個半橋ANPC三電平電路組成；兩個直流分壓電容串聯接于直流母線電壓V_dc，每個直流分壓電容上的電壓均為V_dc/2，半橋ANPC將串聯開關管橋臂的中點通過有源開關器件連接到兩個直流分壓電容的串聯中點，使得每個半橋ANPC有源橋中的每個開關管承受的電壓應力均為V_dc/2；每個半橋ANPC有源橋可以輸出V_dc/2、0以及-V_dc/2三個電平，全橋ANPC的輸出電平由兩個半橋ANPC輸出電平的差值確定，所述全橋ANPC有源橋在工作過程中可輸出V_dc、V_dc/2、0、-V_dc/2以及-V_dc五種電平中的任意數量的電平；

所述H橋電路在工作過程中可輸出V_dcH、0以及-V_dcH三種電平中的任意數量的電平，其中V_dcH為H橋電路對應的直流母線電壓。

2.根據權利要求1所述的基于隔離式全橋ANPC和H橋的雙向DC/DC變換器，其特征在于，所述全橋ANPC有源橋連接高壓網側直流電源或負載，H橋電路連接低壓網側直流電源或負載；所述高壓側直流電源或負載及低壓側直流電源或負載中至少有一個直流電源作為DC/DC變換器的能量來源；

工作模式分為兩種，一種是能量從高壓網側流向低壓網側，此時高壓側全橋ANPC有源橋處于逆變狀態，低壓網側H橋電路處于整流狀態，高壓網側全橋ANPC有源橋與低壓網側H橋電路間的移相角φ為正；一種是能量從低壓網側流向高壓網側，此時高壓網側全橋ANPC有源橋處于整流狀態，低壓網側H橋電路處于逆變狀態，高壓網側全橋ANPC有源橋與低壓側H橋電路間的移相角φ為負。

3.根據權利要求1或2所述的基于隔離式全橋ANPC和H橋的雙向DC/DC變換器，其特征在于，還包括：移相控制器；

所述移相控制器用于控制全橋ANPC有源橋和H橋電路的輸出電壓波形，及全橋ANPC有源橋與H橋電路間的移相角φ。

4.根據權利要求3所述的基于隔離式全橋ANPC和H橋的雙向DC/DC變換器，其特征在于，所述全橋ANPC有源橋包括：第一直流分壓電容、第二直流分壓電容、第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管、第七開關管、第八開關管、第九開關管、第十開關管、第十一開關管以及第十二開關管；

所述第一直流分壓電容和第二直流分壓電容串聯；

所述第一開關管、第二開關管、第三開關管以及第四開關管依次正向串聯，兩端分別連接直流母線電壓；所述第五開關管和第六開關管正向串聯，兩端分別與所述第一開關管和第二開關管的串聯中點及所述第三開關管和第四開關管的串聯中點相連；第五開關管和第六開關管的串聯中點與第一直流分壓電容和第二直流分壓電容的串聯中點相連；

所述第七開關管、第八開關管、第九開關管以及第十開關管依次正向串聯，兩端分別連接直流母線電壓；所述第十一開關管和第十二開關管正向串聯，兩端分別與所述第七開關管和第八開關管的串聯中點及所述第九開關管和第十開關管的串聯中點相連；第十一開關管和第十二開關管的串聯中點與第一直流分壓電容和第二直流分壓電容的串聯中點相連；

所述第二開關管和第三開關管的串聯中點連接電感的一端，所述電感的另一端連接變壓器一側的一端；所述第八開關管和第九開關管的串聯中點連接變壓器一側的另一端；

所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管以及第六開關管組成第一個半橋ANPC有源橋臂，所述第七開關管、第八開關管、第九開關管、第十開關管、第十一開關管以及第十二開關管組成第二個半橋ANPC有源橋臂。