一種串-并型雙有源橋電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了電力電子與電工【技術領域】內的一種串-并型雙有源橋電路，包括第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路，第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸入側串聯后與高壓輸入網側相連，第二雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸出側并聯后與低壓輸出網側相連，本發明通過輸入側串聯，輸出側并聯的方式，降低了對高壓側開關管耐壓等級的要求，減少開關管的發熱，從而降低了整體電路的導通損耗，這就使得本發明在電壓變比較大的場合下具有較高能量變換效率，本發明可用作雙向充電機中的直流-直流變換電路為低壓電池組進行充放電。
【專利說明】—種串-并型雙有源橋電路【技術領域】
[0001]本發明涉及一種直流-直流變換電路，特別涉及一種雙有源橋電路，屬于電力電子與電工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]現有雙向充電機電路中使用的直流-直流變換器主要有以下2種:1)電氣不隔離的直流-直流雙向變換器，2)隔離型的直流-直流雙向變換器。第I種方法，大多采用雙向半橋型電路，這種電路在電池組電壓較低應用場合下，相對于輸入側的直流高壓來說電壓變比較大，這限制了電壓調整范圍，也會降低變換器轉換效率，另外電池與直流母線間的電氣不隔離，存在安全隱患。第2種方法，大多采用雙有源橋電路，由于使用了高頻隔離變壓器，故解決了第I種方法中存在的電壓調整范圍和安全性的問題，但在電壓變比較大場合下應用時，高壓側的開關管電壓應力較大，需選擇較高耐壓等級的開關管，而較高耐壓等級的開關管導通阻或導通壓降相對較大，同時低壓側的開關管的電流應力較大，開關管發熱較多，故系統的效率仍然不高。因此現有的電路拓撲在高變壓比的應用下存在不足。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有技術中的雙有源橋電路不能適用于電壓變比較大場合的問題，提供一種串_并型雙有源橋電路，降低電路能耗，提聞變換效率。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:一種串-并型雙有源橋電路，包括第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路，所述第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸入側串聯后與高壓輸入網側相連，第二雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸出側并聯后與低壓輸出網側相連。
[0005]作為本發明的進一步限定，所述第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路中對應位置的開關管的通斷是同步的，每一雙有源橋電路中高壓側和低壓側的斜對角開關管通斷均是同步的。
[0006]與現有技術相比，本發明的有益效果在于，本發明將兩個雙有源橋電路在輸入側串聯后接入高壓輸入網側，通過串聯分壓的方式，降低了對高壓側開關管耐壓等級的要求，從而降低了導通損耗，同時，而兩個雙有源橋電路的輸出側通過并聯后接入低壓輸出網側，通過并聯分流的方式，減少開關管的發熱，也減小了低壓側開關管的導通損耗，從而降低了整體電路的導通損耗，這就使得本發明在電壓變比較大的場合下具有較高能量變換效率，同時具有安全性高、電壓調整范圍寬和效率高的優點；另外本發明中的電路兩側對稱，能實現能量的雙向流動，故所發明的電路可用作雙向充電機中的直流-直流變換電路為低壓電池組進行充放電。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的電源原理圖。[0008]圖2本發明在雙向充電機中作為主電路原理圖。
[0009]圖3本發明在降壓狀態下開關管的驅動時序圖。
[0010]圖4本發明在升壓狀態下開關管的驅動時序圖。
[0011]圖1和圖2中的符號名稱:
VH輸入直流電壓；
VL輸出直流電壓；
Ci1、Ci2高壓側濾波電容；
Ql?Q16開關管；
Dl?D16開關管的體二極管；
Cl?C16開關管的寄生電容；
Cbl, Cb2隔直電容；
Lsl, Ls2諧振電感；
Trl, Tr2高頻變壓器；
Col, Co2輸出濾波電容。
[0012]圖3和圖4中的符號名稱:
Ql?Q16開關管的驅動信號；
Φ移相角。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示的一種串-并型雙有源橋電路，包括第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路，第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸入側串聯后與高壓輸入網側相連，第二雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸出側并聯后與低壓輸出網側相連，第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路中對應位置的開關管的通斷是同步的，每一雙有源橋電路中高壓側和低壓側的斜對角開關管通斷均是同步的，高壓輸入網側為電網和AC/DC電路，低壓輸出網側為電池。
[0014]本發明工作時，同一橋臂開關管驅動信號互補且留有死區，若采用如圖3所示的開關驅動時序時，即高壓側的開關管超前于低壓側開關管的移相角為Φ時，可實現本發明電路由高壓側到低壓側的降壓模式運行，若采用圖4所示的開關驅動時序時，即低壓側開關管超前于高壓側開關管的移相角為Φ時，可實現所發明電路由低壓側到高壓側的升壓模式運行。故圖1的發明電路能通過如圖3和圖4中驅動時序的控制實現能量的雙向傳輸，能提高高電壓變比應用場合下的能量變換效率。
[0015]如圖2所示發明電路中具體參數如下:本電路的最大功率3.3KW，直流母線電壓VH=400V,高壓側電容Cil=Ci2=3600 μ F，低壓側電容Col=Co2=2000 μ F，高壓側開關管Ql?Q4, Q9 ?Q12 采用 IXYS 的 IXFK102N30P (300V/102A)，低壓側開關管 Q5 ?Q8, Q13 ?Q16 采用英飛凌ΙΡΡ030Ν10Ν3 (100V/100A),圖中Dl?D16和Cl?C16是開關管的體二極管和結電容，Lsl=Ls2=20 μ H,隔直電容Cbl=Cb2=4.4 μ F，高頻變壓器Trl和Tr2選用EE55的磁芯，實測最高效率為97.4%。
[0016]上述描述可知，本發明電路具有以下優點:
(I)可以實現高變壓比的能量變換； (2)由于聞壓側串，低壓側并的結構，開關損耗得以減小，效率聞；
(3)適合于分布式光伏發電儲能裝置、能量回收和電動汽車的雙向充電機中應用。
[0017]本發明并不局限于上述實施例，在本發明公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種串-并型雙有源橋電路，包括第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路，其特征在于，所述第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸入側串聯后與高壓輸入網側相連，第二雙有源橋電路和第二雙有源橋電路的輸出側并聯后與低壓輸出網側相連。
2.根據權利要求1所述的一種串-并型雙有源橋電路，其特征在于，所述第一雙有源橋電路和第二雙有源橋電路中對應位置的開關管的通斷是同步的，每一雙有源橋電路中高壓側和低壓側的斜對角開關管通斷均是同步的。
【文檔編號】H02J7/10GK103856063SQ201410117100
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】方宇 申請人:揚州大學