專利名稱：隔離式半橋三電平雙向dc/dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及雙向DC/DC變換器，特別涉及一種隔離式半橋三電平雙向DC/DC
變換器。
技術(shù)背景雙向DC/DC變換器具有使用功率器件少，體積小，功率密度高以及自動調(diào)節(jié)能量傳輸方向等優(yōu)點，它已被廣泛的應(yīng)用在電動汽車與車載電源系統(tǒng)、不停電電源系統(tǒng)(UPS)、航空航天電源系統(tǒng)、燃料電池、新能源和分布式發(fā)電系統(tǒng)等應(yīng)用場合。隨著科學與生產(chǎn)的迅猛發(fā)展和對環(huán)境保護和節(jié)約能源的要求，對雙向DC/DC變換器的需求越來越多。目前，雙向DC/DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)可分為隔離式和非隔離式的結(jié)構(gòu)。近年來，半橋結(jié)構(gòu)和全橋結(jié)構(gòu)的雙向隔離式DC/DC變換器多為兩電平變換器，這種變換器具有可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單的特點，但是每個開關(guān)管承受的電壓應(yīng)カ均為輸入電壓或輸出電壓。鑒于當前的開關(guān)管電壓水平，這種結(jié)構(gòu)的輸入/輸出電壓范圍相應(yīng)減小，很難實現(xiàn)在高電壓條件下的應(yīng)用。在應(yīng)用雙向DC/DC變換器的場合中，都要求盡可能的減小變換器的體積和重量，而提高開關(guān)管的工作頻率可以實現(xiàn)小型化的要求，所以雙向DC/C變換器的高頻化對于提高整個變換器的功率密度具有重要的意義。但是在提高開關(guān)頻率的同時，又帶來了開關(guān)管的開關(guān)損耗問題。有效降低開關(guān)損耗是雙向DC/DC變換器能否高頻化運行的關(guān)鍵。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，可以在不同的輸入/輸出電壓和負載變化的情況下，通過移相調(diào)節(jié)使系統(tǒng)能夠傳輸最大功率，拓寬開關(guān)管的軟開關(guān)實現(xiàn)范圍，減小器件的電壓和電流應(yīng)力及器件的損耗，提高系統(tǒng)的效率。為達到上述目的，本實用新型提供的一種隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，包括主回路及其移相控制電路，所述主回路包括輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路，分別用于整流或逆變，具有相同的結(jié)構(gòu)；第一諧振電路和第二諧振電路，分別用于軟開關(guān)控制；高頻變壓器，用于隔離和變壓；其中，所述輸入側(cè)半橋三電平電路的輸入端與輸入網(wǎng)側(cè)相連，所述輸入側(cè)半橋三電平電路的輸出端與所述第一諧振電路的輸入端相連，所述第一諧振電路的輸出端與所述高頻變壓器初級側(cè)相連，所述高頻變壓器次級側(cè)與所述第二諧振電路的輸入端相連，所述第二諧振電路的輸出端與所述輸出側(cè)半橋三電平電路的輸入端相連，所述輸出側(cè)半橋三電平電路的輸出端與輸出網(wǎng)側(cè)相連；所述輸入側(cè)半橋三電平電路內(nèi)具有第一移相角，所述輸出側(cè)半橋三電平電路內(nèi)具有第二移相角，所述輸入側(cè)半橋三電平電路與所述輸出側(cè)半橋三電平電路之間具有第三移相角，所述移相控制電路輸出對三個移相角的控制信號。當能量從所述輸入網(wǎng)側(cè)流向所述輸出網(wǎng)側(cè)時，所述輸入側(cè)半橋三電平電路處于逆變狀態(tài)，所述輸出側(cè)半橋三電平電路處于整流狀態(tài)；當能量從所述輸出側(cè)流向所述輸入側(cè)時，所述輸入側(cè)半橋三電平電路處于整流狀態(tài)，所述輸出側(cè)半橋三電平電路處于逆變狀態(tài)。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其中所述半橋三電平電路包括半橋三電平橋臂、分壓電路、箝位電路和飛跨電容，其中所述輸入側(cè)半橋三電平電路包括半橋三電平橋臂、分壓電路、箝位電路和高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容，其中所述半橋三電平橋臂包括依次正向串聯(lián)的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管 、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，所述第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的串聯(lián)中點與所述第一諧振電路相連，所述第ー開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管各自并聯(lián)ー個體ニ極管和ー個寄生電容；所述分壓電路包括2個電容量相等的分壓電容，2個分壓電容串聯(lián)后并聯(lián)在輸入 網(wǎng)側(cè)的正、負端；所述箝位電路包括正向串聯(lián)的2個續(xù)流ニ極管，第一ニ極管的陰極與第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的串聯(lián)中點相連，第二ニ極管的陽極與第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的串聯(lián)中點相連；2個所述續(xù)流ニ極管的串聯(lián)中點與2個所述分壓電容的串聯(lián)中點相連；所述高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容與所述箝位電路并聯(lián)；所述輸出側(cè)半橋三電平電路包括另一半橋三電平橋臂、另一分壓電路、另ー箝位電路和高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容，其中所述另一半橋三電平橋臂包括依次正向串聯(lián)的另一第一開關(guān)管、另ー第二開關(guān)管、另一第三開關(guān)管、另ー第四開關(guān)管，所述另ー第二開關(guān)管和另ー第三開關(guān)管的串聯(lián)中點與所述第二諧振電路相連，所述另ー第一開關(guān)管、另ー第二開關(guān)管、另ー第三開關(guān)管、另一第四開關(guān)管各自并聯(lián)ー個體ニ極管和ー個寄生電容；所述另一分壓電路包括另外2個電容量相等的分壓電容，另外2個分壓電容串聯(lián)后并聯(lián)在輸出網(wǎng)側(cè)的正、負端；所述另ー箝位電路包括正向串聯(lián)的另外2個續(xù)流ニ極管，另ー第一ニ極管的陰極與另ー第一開關(guān)管和另ー第二開關(guān)管的串聯(lián)中點相連，另ー第二ニ極管的陽極與另ー第三開關(guān)管和另ー第四開關(guān)管的串聯(lián)中點相連；所述另外2個續(xù)流ニ極管的串聯(lián)中點與所述另外2個分壓電容的串聯(lián)中點相連；所述高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容與所述另ー箝位電路并聯(lián)。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其中所述高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容的電壓在穩(wěn)態(tài)工作時為輸入電壓的一半，所述高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容的電壓在穩(wěn)態(tài)工作時為輸出電壓的一半。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其中所述第一諧振電路和第二諧振電路分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感和第一諧振電容，其串聯(lián)結(jié)點為輸出端。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其中所述第一諧振電路和第二諧振電路分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感和第一諧振電容，所述第一諧振電容的另一端為輸出端。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其中所述第一諧振電路和第二諧振電路分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感、第一諧振電容和第二諧振電感，所述第一諧振電容與所述第二諧振電感的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其中所述第一諧振電路和第二諧振電路分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感、第一諧振電容和第二諧振電容，所述第一諧振電容與所述第二諧振電容的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其中所述第一諧振電路和第二諧振電路分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感、第一諧振電容、第二諧振電感和第二諧振電容，所述第一諧振電容與所述第二諧振電感的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的優(yōu)點和積極效果在于由于采用了多電平技術(shù)、諧振技術(shù)和移相技木，該變換器可以靈活地工作在兩電平和三電平狀態(tài)之間，它可以實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，有效降低了開關(guān)器件的開關(guān)損耗，提高了變換器的エ作效率。其開關(guān)管的電壓應(yīng)力降低了一半，增大了電路的輸入/輸出電壓范圍。同時，減小了變換器的體積，提高變換器的功率密度和動態(tài)性能，也降低了成本。下面將結(jié)合實施例參照附圖進行詳細說明。

圖I是本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的電路圖；圖3(a)是諧振電路的第一種電路結(jié)構(gòu)圖；圖3(b)是諧振電路的第二種電路結(jié)構(gòu)圖；圖3(C)是諧振電路的第三種電路結(jié)構(gòu)圖；圖3(d)是諧振電路的第四種電路結(jié)構(gòu)圖；圖3(e)是諧振電路的第五種電路結(jié)構(gòu)圖；圖4Ca)是在Φ > O時，單移相的工作波形；圖4(b)是在Φ < O時，單移相的工作波形；圖4(C)是在Φ > O時，輸出側(cè)橋臂之間移相的工作波形；圖4(d)是在Φ < O時，輸出側(cè)橋臂之間移相的工作波形；圖5(a)是在Φ > O時雙移相的工作波形；圖5(b)是在Φ > O時雙移相的工作波形。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，包括主回路及其移相控制電路。主回路包括輸入側(cè)半橋三電平電路、第一諧振電路Zp、高頻變壓器Tr、第二諧振電路Zs和輸出側(cè)半橋三電平電路。輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路分別用于整流或逆變，具有相同的結(jié)構(gòu)。第一諧振電路Zp和第二諧振電路Zs分別用于軟開關(guān)控制。高頻變壓器Tr，用于隔離和變壓。輸入側(cè)半橋三電平電路的輸入端與輸入網(wǎng)側(cè)相連，輸入側(cè)半橋三電平電路的輸出端與第一諧振電路Zp的輸入端相連，第一諧振電路Zp的輸出端與高頻變壓器初級側(cè)相連，高頻變壓器次級側(cè)與第二諧振電路Zs的輸入端相連，第二諧振電路Zs的輸出端與輸出側(cè)半橋三電平電路的輸入端相連，輸出側(cè)半橋三電平電路的輸出端與輸出網(wǎng)側(cè)相連。在本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的實施例中，參照圖2，上述半橋三電平電路，即輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路，分別包括半橋三電平橋臂、分壓電路、箝位電路和飛跨電容。輸入側(cè)半橋三電平電路包括半橋三電平橋臂、分壓電路、箝位電路和高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容Css1，其中半橋三電平橋臂包括依次正向串聯(lián)的第一開關(guān)管S1或S1'、第ニ開關(guān)管S2或Sノ、第三開關(guān)管S3或Sノ、第四開關(guān)管S4或S4'。第二開關(guān)管S2或Sノ和第三開關(guān)管S3或S3'的串聯(lián)中點與諧振電路Zp相連。4個開關(guān)管，即第一開關(guān)管S1、第 ニ開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3、第四開關(guān)管S4各自并聯(lián)ー個體ニ極管和ー個寄生電容。分壓電路包括2個電容量相等的分壓電容C11和C12或C21和C22, 2個分壓電容Cn和C12或C21和C22串聯(lián)后并聯(lián)在輸入網(wǎng)側(cè)的正、負端。箝位電路包括正向串聯(lián)的2個續(xù)流ニ極管D11和D12或D21和D22，第一ニ極管D11或D21的陰極與第一開關(guān)管S1或S/和第二開關(guān)管S2或Sノ的串聯(lián)中點相連，第二ニ極管D12或D22的陽極與第三開關(guān)管S3或S3'和第四開關(guān)管S4或S4'的串聯(lián)中點相連。2個所述續(xù)流ニ極管D11和D12的串聯(lián)中點與2個所述分壓電容C11和C12的串聯(lián)中點相連。高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容Css1與箝位電路并聯(lián)。輸出側(cè)半橋三電平電路包括另一半橋三電平橋臂、另一分壓電路、另ー箝位電路和高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容Css2，其中另一半橋三電平橋臂包括依次正向串聯(lián)的另一第一開關(guān)管S/、另ー第二開關(guān)管Sノ、另ー第三開關(guān)管S3'、另ー第四開關(guān)管S4'，另ー第二開關(guān)管Sノ和另ー第三開關(guān)管S3'的串聯(lián)中點與所述第二諧振電路Zs相連，所述另ー第一開關(guān)管Sノ、另ー第二開關(guān)管Sノ、另ー第三開關(guān)管S3'、另ー第四開關(guān)管S4'各自并聯(lián)ー個體ニ極管和ー個寄生電容。另一分壓電路包括另外2個電容量相等的分壓電容C21和C22,另外2個分壓電容C21和C22串聯(lián)后并聯(lián)在輸出網(wǎng)側(cè)的正、負端。另ー箝位電路包括正向串聯(lián)的另外2個續(xù)流ニ極管D21和D22,另ー第一ニ極管D21的陰極與另ー第一開關(guān)管S/和另ー第二開關(guān)管Sノ的串聯(lián)中點相連，另ー第二ニ極管D22的陽極與另ー第三開關(guān)管S3'和另ー第四開關(guān)管S4'的串聯(lián)中點相連。另外2個續(xù)流ニ極管D21和D22的串聯(lián)中點與所述另外2個分壓電容C21和C22的串聯(lián)中點相連。高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容Css2與所述另ー箝位電路并聯(lián)。高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容Css1的電壓在穩(wěn)態(tài)工作時為輸入電壓的一半，次級側(cè)飛跨電容Css2的電壓在穩(wěn)態(tài)工作時為輸出電壓的一半。在本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的實施例中，參照圖3 (a)，第ー諧振電路Zp和第二諧振電路Zs分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感L11和第一諧振電容C111,其串聯(lián)結(jié)點為輸出端。參照圖3 (b)，第一諧振電路Zp和第二諧振電路Zs分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感L2I和第一諧振電容C211,第一諧振電容C211的另ー端為輸出端。參照圖3 (C)，第一諧振電路Zp和第二諧振電路Zs分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感L31、第一諧振電容C31和第二諧振電感L32，第一諧振電容C31與第二諧振電感L32的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。參照圖3 (d)，第一諧振電路Zp和第二諧振電路Zs分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感L41、第一諧振電容C41和第二諧振電容C42,第一諧振電容C41與第二諧振電容C42的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。參照圖3 (e)，第一諧振電路Zp和第二諧振電路Zs分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感L51、第一諧振電容C51、第二諧振電感L52和第二諧振電容C52,第一諧振電容C51與第二諧振電感L52的串聯(lián)結(jié)·點為輸出端。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，輸入側(cè)半橋三電平電路內(nèi)具有第一移相角Φρ，輸出側(cè)半橋三電平電路內(nèi)具有第二移相角cK，輸入側(cè)半橋三電平電路與輸出側(cè)半橋三電平電路之間具有第三移相角Φ，移相控制電路輸出對三個移相角的控制信號，當能量從輸入網(wǎng)側(cè)流向輸出網(wǎng)側(cè)時，輸入側(cè)半橋三電平電路處于逆變狀態(tài)，輸出側(cè)半橋三電平電路處于整流狀態(tài)；當能量從輸出側(cè)流向輸入側(cè)時，輸入側(cè)半橋三電平電路處于整流狀態(tài)，輸出側(cè)半橋三電平電路處于逆變狀態(tài)。下面說明本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器移相控制的工作原理。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的工作模式分為兩種，一種是能量由輸入側(cè)流向輸出側(cè)，輸入側(cè)半橋三電平電路工作在逆變狀態(tài)，輸出側(cè)半橋三電平電路工作在整流狀態(tài)，輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路之間的移相角Φ為正；一種是能量由輸出側(cè)流向輸入側(cè)，輸入側(cè)半橋三電平電路工作在整流狀態(tài)，輸出側(cè)半橋三電平電路工作在逆變狀態(tài)，輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路之間的移相角Φ為負。在兩個半橋三電平電路中，位于飛跨電容外的兩個開關(guān)管始終為超前橋臂，位于飛跨電容內(nèi)的兩個管子始終作為滯后橋臂，通過調(diào)節(jié)半橋三電平電路內(nèi)的移相角Φρ和的值，使輸入側(cè)電壓和輸出側(cè)電壓分別為兩電平或者三電平。在能量雙向流動時，通過調(diào)節(jié)三個移相角的大小控制輸出能量的多少。參照圖4 (a)，給出了在Φ > O時，輸入側(cè)橋臂之間移相時的工作波形。參照圖4 (b)，給出了在Φ < O時，輸入側(cè)橋臂之間移相時的工作波形。參照圖4 (C)，給出了在Φ > O時，輸出側(cè)橋臂之間移相時的工作波形。參照圖4 (d)，給出了在Φ < O時，輸出側(cè)橋臂之間移相時的工作波形。參照圖5 (a)，給出了在Φ > O時的工作波形。參照圖5 (b)，給出了在Φ < O時的工作波形。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的移相控制在不同的輸入/輸出電壓和負載變化的情況下，通過調(diào)節(jié)三個移相角，使系統(tǒng)能夠傳輸最大功率，拓寬了開關(guān)管的軟開關(guān)實現(xiàn)的范圍，減小了的電壓和電流應(yīng)力及器件的損耗，減小了高頻變壓器的體積和相対的損耗，減少了無功和環(huán)流的存在，也提高了系統(tǒng)的效率。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計方案前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在 權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.一種隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，包括主回路及其移相控制電路，其特征在于所述主回路包括 輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路，分別用于整流或逆變，具有相同的結(jié)構(gòu)； 第一諧振電路(Zp)和第二諧振電路(Zs)，分別用于軟開關(guān)控制； 高頻變壓器(Tl·)，用于隔離和變壓； 其中，所述輸入側(cè)半橋三電平電路的輸入端與輸入網(wǎng)側(cè)相連，所述輸入側(cè)半橋三電平電路的輸出端與所述第一諧振電路(Zp)的輸入端相連,所述第一諧振電路(Zp)的輸出端與所述高頻變壓器初級側(cè)相連，所述高頻變壓器次級側(cè)與所述第二諧振電路(Zs)的輸入端相連，所述第二諧振電路(Zs)的輸出端與所述輸出側(cè)半橋三電平電路的輸入端相連，所述輸出側(cè)半橋三電平電路的輸出端與輸出網(wǎng)側(cè)相連；所述輸入側(cè)半橋三電平電路內(nèi)具有第一移相角(φρ)，所述輸出側(cè)半橋三電平電路內(nèi)具有第二移相角(φ3)，所述輸入側(cè)半橋三電平 電路與所述輸出側(cè)半橋三電平電路之間具有第三移相角(Φ )，所述移相控制電路輸出對三個移相角的控制信號，當能量從所述輸入網(wǎng)側(cè)流向所述輸出網(wǎng)側(cè)時，所述輸入側(cè)半橋三電平電路處于逆變狀態(tài)，所述輸出側(cè)半橋三電平電路處于整流狀態(tài)；當能量從所述輸出側(cè)流向所述輸入側(cè)時，所述輸入側(cè)半橋三電平電路處于整流狀態(tài)，所述輸出側(cè)半橋三電平電路處于逆變狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其特征在于其中所述輸入側(cè)半橋三電平電路包括半橋三電平橋臂、分壓電路、箝位電路和高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容(Css1),其中 所述半橋三電平橋臂包括依次正向串聯(lián)的第一開關(guān)管(S1),第二開關(guān)管(S2)、第三開關(guān)管(S3)、第四開關(guān)管(S4)，所述第二開關(guān)管(S2)和第三開關(guān)管(S3)的串聯(lián)中點與所述第ー諧振電路(Zp)相連，所述第一開關(guān)管(S1).第二開關(guān)管(S2)、第三開關(guān)管(S3)、第四開關(guān)管(S4)各自并聯(lián)ー個體ニ極管和ー個寄生電容； 所述分壓電路包括2個電容量相等的分壓電容(C11和C12), 2個分壓電容(C11和C12)串聯(lián)后并聯(lián)在輸入網(wǎng)側(cè)的正、負端； 所述箝位電路包括正向串聯(lián)的2個續(xù)流ニ極管(D11和D12),第一ニ極管(D11)的陰極與第一開關(guān)管(S1)和第二開關(guān)管(S2)的串聯(lián)中點相連，第二ニ極管(D12)的陽極與第三開關(guān)管(S3)和第四開關(guān)管(S4)的串聯(lián)中點相連；2個所述續(xù)流ニ極管(D11和D12)的串聯(lián)中點與2個所述分壓電容(C11和C12)的串聯(lián)中點相連；所述高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容(Css1)與所述箝位電路并聯(lián)； 所述輸出側(cè)半橋三電平電路包括另一半橋三電平橋臂、另一分壓電路、另ー箝位電路和高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容(Css2),其中 所述另一半橋三電平橋臂包括依次正向串聯(lián)的另一第一開關(guān)管(S1,)、另ー第二開關(guān)管(S2')、另ー第三開關(guān)管(S3')、另ー第四開關(guān)管(S4')，所述另ー第二開關(guān)管(S2')和另ー第三開關(guān)管(S3,)的串聯(lián)中點與所述第二諧振電路(Zs)相連，所述另ー第一開關(guān)管CS/ )、另ー第二開關(guān)管(S2')、另ー第三開關(guān)管(S3')、另ー第四開關(guān)管(S/ )各自并聯(lián)ー個體ニ極管和ー個寄生電容； 所述另一分壓電路包括另外2個電容量相等的分壓電容(C21和C22),另外2個分壓電容(C21和C22)串聯(lián)后并聯(lián)在輸出網(wǎng)側(cè)的正、負端； 所述另ー箝位電路包括正向串聯(lián)的另外2個續(xù)流ニ極管(D21和D22),另ー第一ニ極管(D21)的陰極與另ー第一開關(guān)管(S1,)和另ー第二開關(guān)管(S2,)的串聯(lián)中點相連，另ー第ニニ極管(D22)的陽極與另ー第三開關(guān)管(S3')和另ー第四開關(guān)管(S4')的串聯(lián)中點相連； 所述另外2個續(xù)流ニ極管(D21和D22)的串聯(lián)中點與所述另外2個分壓電容(C21和C22)的串聯(lián)中點相連；所述高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容(Css2)與所述另ー箝位電路并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其特征在于其中所述高頻變壓器初級側(cè)飛跨電容(Css1)的電壓在穩(wěn)態(tài)工作時為輸入電壓的一半，所述高頻變壓器次級側(cè)飛跨電容(Css2)的電壓在穩(wěn)態(tài)工作時為輸出電壓的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其特征在于其中所述第一諧振電路(Zp)和第二諧振電路(Zs)分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感(L11)和第一諧振電容(C111 )，其串聯(lián)結(jié)點為輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其特征在于其中所述第一諧振電路(Zp)和第二諧振電路(Zs)分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感(L2I)和第一諧振電容(Cm)，所述第一諧振電容(C211)的另一端為輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其特征在于其中所述第一諧振電路(Zp)和第二諧振電路(Zs)分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感(L31)、第一諧振電容(C31)和第二諧振電感(L32),所述第一諧振電容(C31)與所述第二諧振電感(L32)的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其特征在于其中所述第一諧振電路(Zp)和第二諧振電路(Zs)分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感(L41)、第一諧振電容(C41)和第二諧振電容(C42),所述第一諧振電容(C41)與所述第二諧振電容(C42)的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，其特征在于其中所述第一諧振電路(Zp)和第二諧振電路(Zs)分別為由電感和電容組成的串并聯(lián)電路，包括相互串聯(lián)的第一諧振電感(l51)、第一諧振電容(c51)、第二諧振電感(L52)和第二諧振電容(C52),所述第一諧振電容(C51)與所述第二諧振電感(L52)的串聯(lián)結(jié)點為輸出端。
專利摘要本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器，包括輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路，輸入側(cè)半橋三電平電路和輸出側(cè)半橋三電平電路之間通過諧振電路和高頻變壓器連接。其中半橋三電平電路用于整流和逆變，諧振電路用于軟開關(guān)控制，高頻變壓器用于隔離和變壓。本實用新型隔離式半橋三電平雙向DC/DC變換器的優(yōu)點是由于采用了多電平技術(shù)、諧振技術(shù)和移相控制技術(shù)，可以靈活地工作在兩電平和三電平狀態(tài)之間，并實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，有效降低開關(guān)損耗，提高工作效率。其開關(guān)管的電壓應(yīng)力降低了一半，增大了電路的輸入電壓范圍。同時，減小了變換器的體積，提高變換器的功率密度和動態(tài)性能，也降低了成本。
文檔編號H02M3/335GK202634280SQ201220169138
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者程紅, 王聰, 荊鵬輝, 盧其威, 鄒甲, 趙曉宇, 王俊, 楊曉輝, 崔義森, 沙廣林 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)