[發明專利]一種三端口雙向DC/DC變換器軟開關電路及其裝置

在審

• 申請號: 202210047284.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114465479A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 張強;楊宇輝;董振業;張達敏
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/088;H02J7/06;H02J3/32
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 鄭擁軍

本發明提供了一種三端口雙向DC/DC變換器軟開關電路及其裝置，包括第一橋臂、第二橋臂、濾波電路、繞組變壓器以及第三端口電路；第一橋臂用于與高壓直流母線并連，第二橋臂并在第一橋臂兩側，第一橋臂的中心部通過繞組變壓器的第一繞組回路與第二橋臂的中心部電氣連接，第二橋臂用于通過濾波電路與蓄電池電氣連接，第三端口電路通過繞組變壓器的第二繞組與繞組變壓器的第一繞組回路電氣連接；第一橋臂和第二橋臂的控制端用于與控制器的輸出端電氣連接，第三端口電路配置為通過繞組變壓器的第二繞組獲取諧振能量，并將諧振能量提供給直流負載。旨在實現非隔離型多端口變換器在雙向變換過程中的軟開關工作，從而提高系統效率和功率密度。

技術領域

本發明涉及軟開關技術領域，具體涉及一種三端口雙向DC/DC變換器軟開關電路及其裝置。

背景技術

目前多端口變換器的研究主要以雙有源橋電路為基礎，而現有技術中的多端口變換器多采用隔離型多端口雙向轉換器方案以及面向直流微電網的三端口雙向DC/DC變換器方案；其中，隔離型多端口雙向轉換器通過雙有源橋構造三端口DC/DC變換器雖然可以充分利用全橋電路的軟開關原理實現整體的軟開關工作，但是其結構復雜，存在變壓器和整流損耗，并不適用于非隔離應用的場合；面向直流微電網的三端口雙向DC/DC變換器屬于非隔離型多端口DC/DC變換器，使用過程中沒有考慮系統中開關器件的軟開關問題，開關損耗限制了整體的轉換效率和功率密度。

有鑒于此，提出本申請。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三端口雙向DC/DC變換器軟開關電路及其裝置，旨在實現非隔離型多端口變換器在雙向變換過程中的軟開關工作，從而提高系統效率和功率密度。

本發明公開了一種三端口雙向DC/DC變換器軟開關電路，包括第一橋臂、第二橋臂、濾波電路、繞組變壓器以及第三端口電路；

其中，所述第一橋臂用于與高壓直流母線并連，所述第二橋臂并在所述第一橋臂兩側，所述第一橋臂的中心部通過所述繞組變壓器的第一繞組回路與所述第二橋臂的中心部電氣連接，所述第二橋臂用于通過所述濾波電路與蓄電池電氣連接，所述第三端口電路通過所述繞組變壓器的第二繞組與所述繞組變壓器的第一繞組回路電氣連接；

其中，所述第一橋臂和所述第二橋臂的控制端用于與控制器的輸出端電氣連接，所述第三端口電路配置為通過繞組變壓器的第二繞組獲取諧振能量，并將所述諧振能量提供給直流負載。

優選地，所述第一橋臂包括第一輔助橋臂開關以及第二輔助橋臂開關，所述第一輔助橋臂開關的漏極用于與高壓直流母線的正極電氣連接，所述第一輔助橋臂開關的源極與所述繞組變壓器的第一繞組回路的第一端電氣連接，所述第二輔助橋臂開關的漏極與所述繞組變壓器的第一繞組回路的第一端電氣連接，所述第二輔助橋臂開關的源極用于與高壓直流母線的負極電氣連接。

優選地，所述第二橋臂包括第一主橋臂開關以及第二主橋臂開關，所述第一主橋臂開關的漏極用于與高壓直流母線的正極電氣連接，所述第一主橋臂開關的源極與所述繞組變壓器的第一繞組回路的第二端電氣連接，所述第二主橋臂開關的漏極與所述繞組變壓器的第一繞組回路的第二端電氣連接，所述第二主橋臂開關的源極用于與高壓直流母線的負極電氣連接。

優選地，所述濾波電路包括諧振電容以及濾波電感，所述諧振電容的一端用于與蓄電池的負極電氣連接，所述諧振電容的另一端與所述濾波電感的一端電氣連接，所述濾波電感的另一端用于與蓄電池的正極電氣連接。

優選地，所述第三端口電路包括二極管不控整流橋以及濾波電容，所述二極管不控整流橋的負極與所述繞組變壓器的第二繞組的同名端電氣連接，所述二極管不控整流橋的正極與所述繞組變壓器的第二繞組的異名端電氣連接，所述濾波電容的正極與所述二極管不控整流橋的負極電氣連接，所述濾波電容的負極與所述二極管不控整流橋的正極電氣連接，所述濾波電容用于與直流負載并聯。