本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種隔離型雙向升降壓變換器及工作方法。

背景技術(shù)：

雙向DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)了能量的雙向傳輸，在功能上相當(dāng)于兩個(gè)單向DC/DC變換器，是典型的“一機(jī)兩用”設(shè)備。在需要能量雙向流動的應(yīng)用場合可以大幅縮減系統(tǒng)的體積重量以及成本?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于UPS系統(tǒng)、航天電源系統(tǒng)、電動汽車驅(qū)動以及分布式電源系統(tǒng)中。提高變換器的效率、提高輸入輸出電壓變比和減少器件數(shù)量是本技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)；現(xiàn)有的中等功率等級的雙向DC/DC變換器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，器件數(shù)量較多。

圖1是已有的降壓電路。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)較高降壓，但由于該電路用的是耦合電感進(jìn)行能量的傳送，并沒有達(dá)到輸入輸出電氣隔離的效果。這就亟需本領(lǐng)域技術(shù)人員解決相應(yīng)的技術(shù)問題。

圖2是已有的隔離型降壓電路。該電路由兩個(gè)非對稱半橋構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入輸出端的電氣隔離，但是其電壓變比只和變壓器匝比有關(guān)，在電路搭建好后，其電壓變比較低且不能改變，控制不靈活。同時(shí)該電路只能通過移相控制技術(shù)來調(diào)節(jié)電路功率，控制算法復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種隔離型雙向升降壓變換器及工作方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種隔離型雙向升降壓變換器，包括：第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、電容、變壓器；

第一場效應(yīng)管漏極連接高壓側(cè)第一端，第一場效應(yīng)管源極連接變壓器第一端，變壓器第二端連接輸入電壓的第二端，變壓器第三端分別連接第二場效應(yīng)管源極和第三場效應(yīng)管漏極，第二場效應(yīng)管漏極連接電容一端，電容另一端分別連接第三場效應(yīng)管源極和輸出的第二端，變壓器第四端連接輸出的第一端。

所述的隔離型雙向升降壓變換器，優(yōu)選的，還包括：第一濾波電容、第二濾波電容；

輸入側(cè)第一端和輸入側(cè)第二端連接第一濾波電容，輸出側(cè)第一端和輸出側(cè)第二端連接第二濾波電容。

上述技術(shù)方案的有益效果為：通過第一濾波電容和第二濾波電容對電路信號進(jìn)行濾波處理。

本發(fā)明還公開一種隔離型雙向升降壓變換器餓工作方法，包括如下步驟：

S1，根據(jù)能量傳輸?shù)臓顟B(tài)，通過控制第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行降壓控制，獲取較高的電壓變比；

上述技術(shù)方案的有益效果為：通過選擇變壓器作為能量傳輸器件，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的電壓變比，同時(shí)避免了控制信號占空比取極限值，進(jìn)而保證電路穩(wěn)定工作。

所述的隔離型雙向升降壓變換器的工作方法，優(yōu)選的，所述S1中降壓模式包括：

第一階段t0-t1時(shí)刻，第一場效應(yīng)管導(dǎo)通，第二場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管關(guān)斷，i_Q1從零開始正向增大，i_N2和i_Q為零，當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)管關(guān)斷，該階段結(jié)束，其中i_Q1為第一場效應(yīng)管電流值，i_N2變壓器二次側(cè)電流值，i_Q3第三場效應(yīng)管電流值，i_N1變壓器一次側(cè)電流值；

第二階段t1-t2時(shí)刻，第一場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管保持關(guān)斷，第二場效應(yīng)管導(dǎo)通，i_Q1變?yōu)榱?，i_N2正向增大，當(dāng)?shù)诙鲂?yīng)管時(shí)，該階段結(jié)束，

第三階段t2-t3時(shí)刻，第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管關(guān)斷，第三場效應(yīng)管導(dǎo)通。i_Q2變?yōu)榱?，i_N2正向減小。當(dāng)開關(guān)管Q1開通時(shí)，該階段結(jié)束，其中i_Q2為第二場效應(yīng)管電流值；

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

為了實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電氣隔離，所提出的隔離型高降壓比變換器器采用反激式變壓器來實(shí)現(xiàn)能量傳輸。該電路能夠在使用較少的器件情況下實(shí)現(xiàn)較高的雙向變壓比，同時(shí)，部分開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)，減少了開關(guān)損耗，提高變換效率。該電路采用的變壓器將輸入輸出完全隔離，從而減小了輸入輸出端之間的干擾，提高了變換器的可靠性。該電路的電壓變比其值不僅與變壓器匝比N有關(guān)，還與PWM控制信號占空比D相關(guān)，故其變比可調(diào)，便于控制。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電路示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中電路示意圖；

圖3為本發(fā)明隔離型高降壓比變換器；

圖4A-4C為本發(fā)明降壓模式工作狀態(tài)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

圖4A-4C為本發(fā)明降壓模式工作狀態(tài)示意圖；

如圖3所示，該隔離高降壓比變換器，包括：第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管、電容和變壓器；

第一場效應(yīng)管漏極連接高壓側(cè)第一端，第一場效應(yīng)管源極連接變壓器第一端，變壓器第二端連接輸入電壓的第二端，變壓器第三端分別連接第二場效應(yīng)管源極和第三場效應(yīng)管漏極，第二場效應(yīng)管漏極連接電容一端，電容另一端分別連接第三場效應(yīng)管源極和輸出的第二端，變壓器第四端連接輸出的第一端。

所述的隔離型雙向升降壓變換器，優(yōu)選的，還包括：第一濾波電容、第二濾波電容；

高壓側(cè)第一端和高壓側(cè)第二端連接第一濾波電容，低壓側(cè)第一端和低壓側(cè)第二端連接第二濾波電容。

在降壓模式下，電路工作分為3個(gè)階段，分別為t0-t1，t1-t2，t2-t3。

第一階段t0-t1時(shí)刻，第一場效應(yīng)管導(dǎo)通，第二場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管關(guān)斷，i_Q1從零開始正向增大，i_N2和i_Q為零，當(dāng)?shù)谝粓鲂?yīng)管關(guān)斷，該階段結(jié)束，其中i_Q1為第一場效應(yīng)管電流值，i_N2變壓器二次側(cè)電流值，i_Q3第三場效應(yīng)管電流值，i_N1變壓器一次側(cè)電流值；

第二階段t1-t2時(shí)刻，第一場效應(yīng)管和第三場效應(yīng)管保持關(guān)斷，第二場效應(yīng)管導(dǎo)通，i_Q1變?yōu)榱?，i_N2正向增大，當(dāng)?shù)诙鲂?yīng)管時(shí)，該階段結(jié)束，

第三階段t2-t3時(shí)刻，第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管關(guān)斷，第三場效應(yīng)管導(dǎo)通。i_Q2變?yōu)榱?，i_N2正向減小。當(dāng)開關(guān)管Q1開通時(shí)，該階段結(jié)束，其中i_Q2為第二場效應(yīng)管電流值；

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。