級聯雙向軟開關dc/dc電路拓撲的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于電動汽車技術領域，特別涉及電動汽車電路拓撲。 技術背景
[0002] 目前雙向DC/DC變換器的電路拓撲一般分為兩類：一類是非隔離型，主要特點是 變換器結構簡單，體積小，重量輕，功率小，效率高，但是只適用于低功率無需電氣隔離的場 合；另一類則是隔離型，通過引入變壓器不僅解決了低壓側與高壓側的電氣隔離，而且使得 變換器的功率大幅度提高，但是大功率場合往往產生開關管應力大、開關損耗嚴重、電磁性 能差等問題難以解決。
【發明內容】
[0003] 本發明目的是提供一種結構簡單，易于實現，開關損耗少，器件成本低的適用于電 動汽車的級聯雙向軟開關DC/DC電路拓撲。
[0004] 本發明是通過以下技術方案實現的。
[0005] 本發明所述的級聯雙向軟開關DC/DC電路拓撲，它包括前級升壓電路、輔助電路、 后級推挽變壓器、全橋電路，它們之間依次串接。其特征是所述的輔助電路包括諧振電感 L,，諧振電容(；2，內含反并聯體二極管VD2的輔助開關管VT2，快恢復二極管VD9、VD1(I，繼電器 K;其中，諧振電感L,的一端連于快恢復二極管VD9的陰極，諧振電感L,的另一端分別與諧 振電容(；2的正極、輔助開關管VT2的漏極相連，輔助開關管VT2的源極與快恢復二極管VD1Q 的陽極相連，快恢復二極管VD1(I的陰極連于繼電器K的一端，繼電器K的另一端分別與諧振 電容(；2的負極、快恢復二極管VD9的陽極相連。
[0006] 所述的前級升壓電路包括低壓側直流電源％，濾波電容Ci，升壓電感U，內含反并 聯體二極管VDi的主開關管VTi，鉗位電容Crt;
[0007] 其中，低壓側直流電源％的正極與升壓電感Li的一端相連，升壓電感L亦另一端 連于主開關管VI\的漏極，主開關管VTi的源極與低壓側直流電源的負極相連，濾波電容 Q正向并聯于低壓側直流電源i^，鉗位電容正向并聯于主開關管VT:的漏源極，主開關 管VI\的漏極作為前級升壓電路的正極輸出端，主開關管源極作為前級升壓電路的負 極輸出端。
[0008] 所述的輔助電路包括諧振電感Ly諧振電容(；2，內含反并聯體二極管乂仏的輔助開 關管VT2，快恢復二極管VD9、VD1Q，繼電器K;
[0009] 其中，諧振電感L的一端作為輔助電路的正極輸入端，連于前級升壓電路的正極 輸出端，諧振電感L,的另一端分別與諧振電容C,2的正極、輔助開關管VT2的漏極相連，輔助 開關管VT2的源極作為輔助電路的負極輸入端，分別與前級升壓電路的負極輸出端、快恢復 二極管VD1(I的陽極相連，快恢復二極管VD1(|的陰極連于繼電器K的一端，繼電器K的另一端 分別與諧振電容(；2的負極、快恢復二極管VD9的陽極相連，快恢復二極管VD9的陰極連于前 級升壓電路的正極輸出端，并作為輔助電路的正極輸出端，快恢復二極管VD1(I的陽極作為 輔助電路的負極輸出端。
[0010] 所述的后級推挽變壓器包括內含反并聯體二級管VD3的功率開關管VT3，內含反并 聯體二級管VD4的功率開關管VT4,原邊三端口（兩個同名端）、副邊兩端口（一個同名端） 的變壓器；
[0011] 其中，變壓器原邊中間的同名端作為后級推挽變壓器的正極輸入端，與輔助電路 的正極輸出端相連，功率開關管冗3的漏極連于變壓器原邊的另一同名端，功率開關管VT3 的源極作為后級推挽變壓器的負極輸入端，分別與輔助電路的負極輸出端、功率開關管VT4 的源極相連，功率開關管VT4的漏極連于變壓器原邊的非同名端，功率開關管VT3、￥1'4組成 一對推挽開關管，變壓器副邊的同名端作為后級推挽變壓器的正極輸出端，變壓器副邊的 非同名端作為后級推挽變壓器的負極輸出端。
[0012] 所述的全橋電路包括飽和電感1^2，繼電器K，隔直電容C2，內含反并聯體二極管 VD5、輸出結電容C5的功率開關管VT5，內含反并聯體二極管VD6、輸出結電容C6的功率開關 管VT6，內含反并聯體二極管VD7、輸出結電容C7的功率開關管VT7，內含反并聯體二極管VD8、 輸出結電容C8的功率開關管VT8，濾波電容Q，高壓側直流電源uH;
[0013] 其中，飽和電感L2的一端作為全橋電路的正極輸入端，與后級推挽變壓器的正極 輸出端相連，飽和電感L2的另一端連于隔直電容(：2的正極，繼電器K并聯于飽和電感1^2，隔 直電容C2的負極分別與功率開關管VT5的源極、功率開關管VT7的漏極相連，功率開關管VT5 的漏極分別與功率開關管VT6的漏極、濾波電容q的正極、高壓側直流電源uH的正極相連， 功率開關管VT7的源極分別與功率開關管VT8的源極、濾波電容C^的負極、高壓側直流電源 %的負極相連，功率開關管VT8的漏極作為全橋電路的負極輸入端，分別與后級推挽變壓器 的負極輸出端、功率開關管VT6的源極相連，功率開關管VT5、VT7組成全橋電路的超前橋臂， 功率開關管VT5、VT7組成全橋電路的滯后橋臂。
[0014] 本發明的特點和技術效果：
[0015] 1、電路中的所有開關管均為PWM控制方式，低壓側驅動電路無需電氣隔離，控制 簡單可靠；
[0016] 2、輔助電路僅由一個開關管和簡單的無源器件組成，復雜程度大大降低，整個電 路結構簡單，易于實現，器件成本低；
[0017] 3、電路中的所有開關管均能實現軟開關，不僅降低了開關損耗，減小了開關管的 電壓應力，還有效提尚了變換效率；
[0018] 4、升壓變換時，主開關管VI\和推挽開關管VT3、VT4三者在任意時刻僅有一個導 通，且輔助開關管工作時間極短，所以電路的通態損耗也較小。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明級聯雙向軟開關DC/DC電路拓撲。
[0020] 圖2為升壓變換時的電路拓撲。
[0021] 圖3為升壓變換時的工作波形。
[0022] 圖4為降壓壓變換時的電路拓撲。
[0023] 圖5為降壓變換時的工作波形。
【具體實施方式】
[0024] 本發明所述的級聯雙向軟開關DC/DC電路拓撲參見附圖1，它在實際應用中分為 升壓變換時的正向工作狀態和降壓變換時的逆向工作狀態，當升壓變換時，高壓側直流電 源％須轉換為負載形式，即電動機的阻抗；當降壓變換時，低壓側直流電源h須轉換為負載 形式，即蓄電池的阻抗。為便于理解，在此統一將負載形式作空載處理。
[0025] 下面結合附圖和工作原理對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0026] 具體的升壓變換原理如下所述。
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