基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋dc-dc變換器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC?DC變換器，本發(fā)明基于隔離型雙向有源全橋變換器的基礎(chǔ)上，通過(guò)一臺(tái)三繞組變壓器及第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2來(lái)實(shí)現(xiàn)；第一開(kāi)關(guān)K1、第二開(kāi)關(guān)K2的通斷由高壓端和低壓端的比例而定。本發(fā)明在變壓器原邊側(cè)，通過(guò)引入三繞組變壓器的方式，在工作模式一下，電路為傳統(tǒng)的隔離型雙向全橋DC?DC變換器；在工作模式二下，變壓器副邊側(cè)電路采用兩個(gè)半波整流模式的結(jié)合，使得在一個(gè)工作周期內(nèi)，只需要兩個(gè)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷，與全橋整流電路相比，減少了兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的切換，從而降低了整體電路的損耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC-DC變換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電源變換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在可再生直流供電系統(tǒng)中，設(shè)備通常需要電池作為后備電源，電池的電壓等級(jí)往往要比直流母線的電壓等級(jí)低很多，因此需要雙向直流變換器降壓來(lái)對(duì)電池充電，或由電池經(jīng)過(guò)升壓饋能給直流母線。
[0003]如圖2所示，若采用不隔離型變換器，應(yīng)用在兩側(cè)電壓差別很大的場(chǎng)合時(shí)，電壓調(diào)整范圍及變換器轉(zhuǎn)換效率并不是十分理想，且由于不采用電氣隔離，存在安全隱患；隔離型雙向變換器，解決了不隔離型變換器電壓調(diào)整范圍和安全性上的不足。但在電壓變比相對(duì)較大的場(chǎng)合下，高壓側(cè)電壓輸入范圍不夠大，低壓側(cè)開(kāi)關(guān)管的電壓、電流應(yīng)力較大，存在相應(yīng)的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于三繞組變壓器的隔離型雙向有源全橋變換器，降低了低壓側(cè)的能耗，改善變換器的變換效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的解決方案為:
[0006]作為一種改進(jìn)，本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:基于隔離型雙向有源全橋變換器的基礎(chǔ)上，通過(guò)一臺(tái)三繞組變壓器及第九開(kāi)關(guān)管Kl、第十開(kāi)關(guān)管K2來(lái)實(shí)現(xiàn);第九開(kāi)關(guān)管Kl、第十開(kāi)關(guān)管K2的通斷由高壓端和低壓端的比例而定。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明帶來(lái)的有益效果是:
[0008]在變壓器原邊側(cè)，通過(guò)引入三繞組變壓器的方式，在工作模式一下，電路為傳統(tǒng)的隔離型雙向全橋DC-DC變換器；
[0009]在工作模式二下，變壓器副邊側(cè)電路采用兩個(gè)半波整流模式的結(jié)合，使得在一個(gè)工作周期內(nèi)，只需要兩個(gè)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷，與全橋整流電路相比，減少了兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的切換，從而降低了整體電路的損耗；
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明電路原理圖；
[0011]圖2為傳統(tǒng)隔離型雙向有源全橋DC-DC變換器電路原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]圖1為本發(fā)明電路原理圖，本發(fā)明在傳統(tǒng)隔離型雙向有源全橋DC-DC變換器電路的基礎(chǔ)上，通過(guò)一臺(tái)三繞組變壓器及低壓側(cè)兩個(gè)全橋輸出端的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014]基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC-DC變換器，第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管
S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4、第五開(kāi)關(guān)管Ql、第六開(kāi)關(guān)管Q2、第七開(kāi)關(guān)管Q3、第八開(kāi)關(guān)管Q4、第九開(kāi)關(guān)管Kl、第十開(kāi)關(guān)管K2、第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第十二開(kāi)關(guān)管Q6、三繞組變壓器Tl、極性電容C2、第一電感Lr和電源Vl ；
[0015]所述的第一開(kāi)關(guān)管SI的漏極、第三開(kāi)關(guān)管S3的漏極、電源Vl的正極連接，第二開(kāi)關(guān)管S2的源極與第四開(kāi)關(guān)管S4的源極、電源Vl的負(fù)極連接，第一開(kāi)關(guān)管SI的源極、第二開(kāi)關(guān)管S2的漏極、第一電感Lr的一端相連，第一電感Lr的另一端與三繞組變壓器Tl原邊的一端相連，三繞組變壓器Tl原邊的另一端、第三開(kāi)關(guān)管S3的源極、第四開(kāi)關(guān)管S4的漏極相連;三繞組變壓器Tl副邊側(cè)的第一抽頭、第五開(kāi)關(guān)管Ql的源極、第六開(kāi)關(guān)管Q2的漏極相連，第五開(kāi)關(guān)管Ql的漏極、第九開(kāi)關(guān)管Kl的漏極相連，第九開(kāi)關(guān)管Kl的源極、第十開(kāi)關(guān)管K2的源極相連，第十開(kāi)關(guān)管K2的漏極、第七開(kāi)關(guān)管Q3的漏極、第十一開(kāi)關(guān)管Q5的漏極、極性電容C2的正極相連，作為變壓器副邊側(cè)電源的正極，三繞組變壓器Tl副邊側(cè)的第二抽頭、第七開(kāi)關(guān)管Q3的源極、第八開(kāi)關(guān)管Q4的漏極相連，三繞組變壓器Tl副邊側(cè)的第三抽頭、第十一開(kāi)關(guān)管Q5的源極、第十二開(kāi)關(guān)管Q6的漏極相連，第六開(kāi)關(guān)管Q2的源極、第八開(kāi)關(guān)管Q4的源極、第十二開(kāi)關(guān)管Q6的源極、極性電容C2的負(fù)極相連，作為變壓器副邊側(cè)電源的負(fù)極。
[0016]第九開(kāi)關(guān)管Kl、第十開(kāi)關(guān)管K2斷開(kāi)時(shí)，當(dāng)能量從變壓器原邊側(cè)流向變壓器副邊側(cè)時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4進(jìn)行全橋逆變，與此同時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第七開(kāi)關(guān)管Q3、第八開(kāi)關(guān)管Q4，第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第十二開(kāi)關(guān)管Q6進(jìn)行全橋整流；當(dāng)能量從變壓器副邊側(cè)流向變壓器原邊側(cè)時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第七開(kāi)關(guān)管Q3、第八開(kāi)關(guān)管Q4，第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第十二開(kāi)關(guān)管Q6進(jìn)行全橋逆變，與此同時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4進(jìn)行全橋整流；
[0017]第九開(kāi)關(guān)管K1、第十開(kāi)關(guān)管K2閉合時(shí)，電路可以有兩種工作模式:
[0018]工作模式一:
[0019]當(dāng)?shù)谄唛_(kāi)關(guān)管Q3、第八開(kāi)關(guān)管Q4封鎖脈沖，不處在工作狀態(tài)；第五開(kāi)關(guān)管Ql、第六開(kāi)關(guān)管Q2、第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第十二開(kāi)關(guān)管Q6作為一個(gè)全橋工作；當(dāng)能量從變壓器原邊側(cè)流向變壓器副邊側(cè)時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4進(jìn)行全橋逆變，與此同時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第五開(kāi)關(guān)管Ql、第六開(kāi)關(guān)管Q2、第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第十二開(kāi)關(guān)管Q6進(jìn)行全橋整流；當(dāng)能量從變壓器副邊側(cè)流向變壓器原邊側(cè)時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第五開(kāi)關(guān)管Ql、第六開(kāi)關(guān)管Q2、第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第十二開(kāi)關(guān)管Q6進(jìn)行全橋逆變，與此同時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4進(jìn)行全橋整流；
[0020]工作模式二:
[0021]變壓器副邊側(cè)兩個(gè)繞組匝數(shù)相同，當(dāng)能量從變壓器原邊側(cè)流向變壓器副邊側(cè)時(shí)，變壓器副邊側(cè)的中心抽頭作為兩個(gè)繞組的公共端，兩個(gè)繞組及相關(guān)開(kāi)關(guān)管分別工作在半波整流的工作模式;開(kāi)關(guān)管第六開(kāi)關(guān)管Q2、第七開(kāi)關(guān)管Q3、第十二開(kāi)關(guān)管Q6封鎖脈沖，不處在工作狀態(tài);第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4工作在全橋逆變模式；
[0022]當(dāng)變壓器副邊側(cè)電壓為正向時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第五開(kāi)關(guān)管Q1、第八開(kāi)關(guān)管Q4開(kāi)通進(jìn)行整流，電流經(jīng)第一抽頭流出，經(jīng)過(guò)第五開(kāi)關(guān)管Ql、第九開(kāi)關(guān)管Kl、第十開(kāi)關(guān)管K2、負(fù)載、第八開(kāi)關(guān)管Q4，流入中心抽頭；當(dāng)變壓器副邊側(cè)電壓為負(fù)向時(shí)，DSP驅(qū)動(dòng)第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第八開(kāi)關(guān)管Q4開(kāi)通進(jìn)行整流，電流經(jīng)第三抽頭流出，經(jīng)過(guò)第十一開(kāi)關(guān)管Q5、負(fù)載、第八開(kāi)關(guān)管Q4，流入中心抽頭，整個(gè)過(guò)程為兩個(gè)半波整流的結(jié)合；
[0023]上訴過(guò)程中，第八開(kāi)關(guān)管Q4—直處于導(dǎo)通狀態(tài)，在一個(gè)工作周期內(nèi)，只需要第五開(kāi)關(guān)管Ql、第十一開(kāi)關(guān)管Q5開(kāi)通和關(guān)斷，與全橋整流電路相比，減少了兩個(gè)工作的開(kāi)關(guān)管，從而降低了整體電路的損耗；
[0024]應(yīng)當(dāng)注意，在說(shuō)明本發(fā)明的某些特征或者方案時(shí)所使用的特殊術(shù)語(yǔ)不應(yīng)當(dāng)用于表示在這里重新定義該術(shù)語(yǔ)以限制與該術(shù)語(yǔ)相關(guān)的本發(fā)明的某些特定特點(diǎn)、特征或者方案?？傊粦?yīng)當(dāng)將在隨附的權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)解釋為將本發(fā)明限定在說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的特定實(shí)施例，除非上述詳細(xì)說(shuō)明部分明確地限定了這些術(shù)語(yǔ)。因此，本發(fā)明的實(shí)際范圍不僅包括所公開(kāi)的實(shí)施例，還包括在權(quán)利要求書(shū)之下實(shí)施或者執(zhí)行本發(fā)明的所有等效方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC-DC變換器，其特征在于:在傳統(tǒng)隔離型雙向有源全橋DC-DC變換器電路的基礎(chǔ)上，通過(guò)一臺(tái)三繞組變壓器及低壓側(cè)兩個(gè)全橋輸出端的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC-DC變換器，其特征在于:第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4、第五開(kāi)關(guān)管Ql、第六開(kāi)關(guān)管Q2、第七開(kāi)關(guān)管Q3、第八開(kāi)關(guān)管Q4、第九開(kāi)關(guān)管K1、第十開(kāi)關(guān)管K2、第十一開(kāi)關(guān)管Q5、第十二開(kāi)關(guān)管Q6、三繞組變壓器Tl、極性電容C2、第一電感Lr和電源VI; 所述的第一開(kāi)關(guān)管SI的漏極、第三開(kāi)關(guān)管S3的漏極、電源Vl的正極連接，第二開(kāi)關(guān)管S2的源極與第四開(kāi)關(guān)管S4的源極、電源Vl的負(fù)極連接，第一開(kāi)關(guān)管SI的源極、第二開(kāi)關(guān)管S2的漏極、第一電感Lr的一端相連，第一電感Lr的另一端與三繞組變壓器Tl原邊的一端相連，三繞組變壓器Tl原邊的另一端、第三開(kāi)關(guān)管S3的源極、第四開(kāi)關(guān)管S4的漏極相連;三繞組變壓器Tl副邊側(cè)的第一抽頭、第五開(kāi)關(guān)管Ql的源極、第六開(kāi)關(guān)管Q2的漏極相連，第五開(kāi)關(guān)管Ql的漏極、第九開(kāi)關(guān)管Kl的漏極相連，第九開(kāi)關(guān)管Kl的源極、第十開(kāi)關(guān)管K2的源極相連，第十開(kāi)關(guān)管K2的漏極、第七開(kāi)關(guān)管Q3的漏極、第十一開(kāi)關(guān)管Q5的漏極、極性電容C2的正極相連，作為變壓器副邊側(cè)電源的正極，三繞組變壓器Tl副邊側(cè)的第二抽頭、第七開(kāi)關(guān)管Q3的源極、第八開(kāi)關(guān)管Q4的漏極相連，三繞組變壓器Tl副邊側(cè)的第三抽頭、第十一開(kāi)關(guān)管Q5的源極、第十二開(kāi)關(guān)管Q6的漏極相連，第六開(kāi)關(guān)管Q2的源極、第八開(kāi)關(guān)管Q4的源極、第十二開(kāi)關(guān)管Q6的源極、極性電容C2的負(fù)極相連，作為變壓器副邊側(cè)電源的負(fù)極。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK105915065SQ201610451438
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】杭麗君, 王亦龍, 干彪, 張豪, 童安平
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)