[發(fā)明專利]一種雙極性雙向直流變壓器

在審

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• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112491272A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 常瀟;王金浩;高樂;唐保國;劉翼肇;劉志良;李勝文;張昊;樊瑞;趙軍;張敏;肖瑩;馮磊;孟潤泉
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院;國網(wǎng)山西省電力公司;太原理工大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/38
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

1.一種雙極性雙向直流變壓器，其特征在于：包括4個絕緣柵雙極晶體管、2個電感和4個電容，該雙極性雙向直流變壓器高壓正極+HV連接第一絕緣柵雙極晶體管Q1的集電極、第一電容的C1的一端，該雙極性雙向直流變壓器的高壓正極-HV連接第三絕緣柵雙極晶體管Q3的發(fā)射極、第二電容的C2的一端，第一絕緣柵雙極晶體管Q1的發(fā)射極分別連接第二絕緣柵雙極晶體管Q2的集電極和第一電感L1的一端，第三絕緣柵雙極晶體管Q3的集電極分別連接第四絕緣柵雙極晶體管Q4的發(fā)射極和第二電感L2的一端，該雙極性雙向直流變壓器的低壓正極+LV連接第一電感L1的另一端和第三電容的C3的一端，該雙極性雙向直流變壓器的低壓負極-LV連接第二電感L2的另一端和第四電容的C4的一端，第一電容的C1的另一端、第二電容的C2的另一端、第三電容的C3的另一端、第四電容的C4的另一端、第二絕緣柵雙極晶體管Q2的發(fā)射極、第四絕緣柵雙極晶體管Q4的集電極接地。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙極性雙向直流變壓器，其特征在于：還包括四個二極管，每個絕緣柵雙極晶體管兩端均反并聯(lián)一個二極管，即每個絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極連接二極管的正極，每個絕緣柵雙極晶體管的集電極都連接二極管的負極，其目的是在絕緣柵雙極晶體管關斷期間將第一電感L1、第二電感L2中的能量傳遞到負載中，從而進行降壓或者升壓。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙極性雙向直流變壓器，其特征在于：第一絕緣柵雙極晶體管Q1與第三絕緣柵雙極晶體管Q3控制變壓器功率正向流動，可將高壓側輸入電壓轉換為低壓側輸出電壓；第二絕緣柵雙極晶體管Q2與第四絕緣柵雙極晶體管Q4控制變壓器功率正向流動，可將低壓側輸入電壓轉換為高壓側輸出電壓。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種雙極性雙向直流變壓器，其特征在于：第一絕緣柵雙極晶體管Q1、第三絕緣柵雙極晶體管Q3、第二絕緣柵雙極晶體管Q2、第四絕緣柵雙極晶體管Q4在控制變壓器功率正、反向流動時的驅動信號為獨立PWM控制，目的是防止高開關頻率時Q1與Q2、Q3與Q4同時導通引起的直通問題。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種雙極性雙向直流變壓器，其特征在于：第一電感L1、第二電感L2在直流變壓器正向工作時有儲能與濾波的作用，在直流變壓器反向工作時僅有儲能的作用；第一電容的C1、第二電容的C2在直流變壓器反向工作時有穩(wěn)壓與濾波的作用；第三電容的C3、第四電容的C4在直流變壓器正向工作時有濾波的作用。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種雙極性雙向直流變壓器，其特征在于：在功率正向流動時，分別控制第一絕緣柵雙極晶體管Q1與第三絕緣柵雙極晶體管Q3周期性導通，電路等效為兩個降壓斬波電路，在第一絕緣柵雙極晶體管Q1與第三絕緣柵雙極晶體管Q3導通時，雙極性雙向直流變壓器的高壓側分別向電感第一電感L1、第二電感L2及雙極性雙向直流變壓器的低壓側負載提供電能，在第一絕緣柵雙極晶體管Q1與第三絕緣柵雙極晶體管Q3關斷時，第一電感L1、第二電感L2通過二極管續(xù)流，低壓側負載兩端的電壓均0。