[發明專利]一種諧振型DC-DC變換器

有效

• 申請號: 202011201681.X
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112366946B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李微;問虎龍;周雪松;馬幼捷;杜明星;趙浛宇;尹金良;白冰
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王立普

本發明涉及一種諧振型DC?DC變換器，包括：輸入分壓電容電路、三電平橋臂、兩電平橋臂、串聯諧振單元、變壓器和橋式整流單元，采用三電平橋臂、兩電平橋臂和橋式整流單元結構，將三電平橋式結構和傳統橋式結構全橋/半橋模式切換相結合，根據超級電容側電壓動態調節變換器的工作模態，實現了同一電路切換三種工作模態的功能，從而在維持直流母線電壓穩定的同時兼容寬范圍波動的超級電容輸入電壓，保證了諧振型DC?DC變換器的寬輸入電壓特性，拓寬了電壓增益范圍。

技術領域

本發明涉及變換器技術領域，特別是涉及一種諧振型DC-DC變換器。

背景技術

大規模開發和利用可再生能源為解決世界性能源和環境問題開辟了新途徑。同時光伏、風機、燃料電池、儲能等單元的輸出均為直流電或者非工頻的交流電，且目前很多用電設備如電動汽車、手機、LED照明和直流變頻電機等都采用直流電驅動。因此，近年來直流微網的概念開始興起。

直流微網內可再生能源輸出以及負荷均具有較大的隨機波動性，會對直流微網母線電壓造成沖擊，影響其安全穩定運行。為此，直流微網內多接入蓄電池、超級電容等儲能單元平抑功率波動，實現維持直流母線電壓波動的功能。由于超級電容輸出電壓波動范圍大，要求DC-DC變換器必須能夠在寬輸入電壓范圍內高效工作。因此，研制一種寬輸入電壓雙向DC-DC變換器顯得尤為重要。

以往研究中超級電容多通過圖1中雙向Buck/Boost電路接入直流微網，該拓撲結構簡單、成本低，但是僅能通過調節開關器件占空比調節增益，增益范圍較窄，且不隔離，不能保證安全性。

發明內容

本發明的目的是提供一種諧振型DC-DC變換器，以在維持直流母線電壓穩定的同時兼容寬范圍波動的超級電容輸入電壓，拓寬電壓增益范圍。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種諧振型DC-DC變換器，所述諧振型DC-DC變換器包括：輸入分壓電容電路、三電平橋臂、兩電平橋臂、串聯諧振單元、變壓器和橋式整流單元；

超級電容的正極分別與所述輸入分壓電容電路的一端、所述三電平橋臂的第一輸入端和所述兩電平橋臂的第一輸入端連接，所述超級電容的負極分別與所述輸入分壓電容電路的另一端、所述三電平橋臂的第二輸入端和所述兩電平橋臂的第二輸入端連接；所述三電平橋臂的第三輸入端與所述輸入分壓電容電路的分壓端連接，所述三電平橋臂的輸出端與所述串聯諧振單元的一端連接；

所述變壓器的原邊線圈的兩端分別與所述兩電平橋臂的輸出端和所述串聯諧振單元的另一端連接，所述變壓器的副邊線圈的兩端分別與所述橋式整流單元的第一輸入端和第二輸入端連接；所述橋式整流單元的輸出端連接直流母線。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

本發明提供了一種諧振型DC-DC變換器，采用三電平橋臂、兩電平橋臂和橋式整流單元結構，將三電平橋式結構和傳統橋式結構全橋/半橋模式切換相結合，根據超級電容側電壓動態調節變換器的工作模態，實現了同一電路切換三種工作模態的功能，從而在維持直流母線電壓穩定的同時兼容寬范圍波動的超級電容輸入電壓，保證了諧振型DC-DC變換器的寬輸入電壓特性，拓寬了電壓增益范圍。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有的雙向DC/DC變換器拓撲結構圖；

圖2為本發明提供的一種諧振型DC-DC變換器的結構圖；

圖3為本發明提供的一種諧振型DC-DC變換器在中電壓增益工作模式的原理圖；