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
【專利摘要】本發明公開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，本發明基于隔離型雙向有源全橋變換器的基礎上，通過一臺三繞組變壓器及第一開關K1、第二開關K2來實現；第一開關K1、第二開關K2的通斷由高壓端和低壓端的比例而定。本發明在變壓器原邊側，通過引入三繞組變壓器的方式，在工作模式一下，電路為傳統的隔離型雙向全橋DC?DC變換器；在工作模式二下，變壓器副邊側電路采用兩個半波整流模式的結合，使得在一個工作周期內，只需要兩個開關管開通和關斷，與全橋整流電路相比，減少了兩個開關管的切換，從而降低了整體電路的損耗。
【專利說明】
基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC-DC變換器
技術領域
[0001]本發明涉及電源變換技術領域，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】
[0002]在可再生直流供電系統中，設備通常需要電池作為后備電源，電池的電壓等級往往要比直流母線的電壓等級低很多，因此需要雙向直流變換器降壓來對電池充電，或由電池經過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，應用在兩側電壓差別很大的場合時，電壓調整范圍及變換器轉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整范圍和安全性上的不足。但在電壓變比相對較大的場合下，高壓側電壓輸入范圍不夠大，低壓側開關管的電壓、電流應力較大，存在相應的不足。
【發明內容】
[0004]本發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，降低了低壓側的能耗，改善變換器的變換效率。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供的解決方案為:
[0006]作為一種改進，本發明的目的是這樣實現的:基于隔離型雙向有源全橋變換器的基礎上，通過一臺三繞組變壓器及第九開關管Kl、第十開關管K2來實現;第九開關管Kl、第十開關管K2的通斷由高壓端和低壓端的比例而定。
[0007]與現有技術相比，本發明帶來的有益效果是:
[0008]在變壓器原邊側，通過引入三繞組變壓器的方式，在工作模式一下，電路為傳統的隔離型雙向全橋DC-DC變換器；
[0009]在工作模式二下，變壓器副邊側電路采用兩個半波整流模式的結合，使得在一個工作周期內，只需要兩個開關管開通和關斷，與全橋整流電路相比，減少了兩個開關管的切換，從而降低了整體電路的損耗；
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明電路原理圖；
[0011]圖2為傳統隔離型雙向有源全橋DC-DC變換器電路原理圖；
【具體實施方式】
[0012]以下結合說明書附圖對本發明作進一步說明。
[0013]圖1為本發明電路原理圖，本發明在傳統隔離型雙向有源全橋DC-DC變換器電路的基礎上，通過一臺三繞組變壓器及低壓側兩個全橋輸出端的并聯來實現。
[0014]基于三繞組變壓器的隔離型雙有源全橋DC-DC變換器，第一開關管S1、第二開關管
S2、第三開關管S3、第四開關管S4、第五開關管Ql、第六開關管Q2、第七開關管Q3、第八開關管Q4、第九開關管Kl、第十開關管K2、第十一開關管Q5、第十二開關管Q6、三繞組變壓器Tl、極性電容C2、第一電感Lr和電源Vl ；
[0015]所述的第一開關管SI的漏極、第三開關管S3的漏極、電源Vl的正極連接，第二開關管S2的源極與第四開關管S4的源極、電源Vl的負極連接，第一開關管SI的源極、第二開關管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、第三開關管S3的源極、第四開關管S4的漏極相連;三繞組變壓器Tl副邊側的第一抽頭、第五開關管Ql的源極、第六開關管Q2的漏極相連，第五開關管Ql的漏極、第九開關管Kl的漏極相連，第九開關管Kl的源極、第十開關管K2的源極相連，第十開關管K2的漏極、第七開關管Q3的漏極、第十一開關管Q5的漏極、極性電容C2的正極相連，作為變壓器副邊側電源的正極，三繞組變壓器Tl副邊側的第二抽頭、第七開關管Q3的源極、第八開關管Q4的漏極相連，三繞組變壓器Tl副邊側的第三抽頭、第十一開關管Q5的源極、第十二開關管Q6的漏極相連，第六開關管Q2的源極、第八開關管Q4的源極、第十二開關管Q6的源極、極性電容C2的負極相連，作為變壓器副邊側電源的負極。
[0016]第九開關管Kl、第十開關管K2斷開時，當能量從變壓器原邊側流向變壓器副邊側時，DSP驅動第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4進行全橋逆變，與此同時，DSP驅動第七開關管Q3、第八開關管Q4，第十一開關管Q5、第十二開關管Q6進行全橋整流；當能量從變壓器副邊側流向變壓器原邊側時，DSP驅動第七開關管Q3、第八開關管Q4，第十一開關管Q5、第十二開關管Q6進行全橋逆變，與此同時，DSP驅動第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4進行全橋整流；
[0017]第九開關管K1、第十開關管K2閉合時，電路可以有兩種工作模式:
[0018]工作模式一:
[0019]當第七開關管Q3、第八開關管Q4封鎖脈沖，不處在工作狀態；第五開關管Ql、第六開關管Q2、第十一開關管Q5、第十二開關管Q6作為一個全橋工作；當能量從變壓器原邊側流向變壓器副邊側時，DSP驅動第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4進行全橋逆變，與此同時，DSP驅動第五開關管Ql、第六開關管Q2、第十一開關管Q5、第十二開關管Q6進行全橋整流；當能量從變壓器副邊側流向變壓器原邊側時，DSP驅動第五開關管Ql、第六開關管Q2、第十一開關管Q5、第十二開關管Q6進行全橋逆變，與此同時，DSP驅動第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4進行全橋整流；
[0020]工作模式二:
[0021]變壓器副邊側兩個繞組匝數相同，當能量從變壓器原邊側流向變壓器副邊側時，變壓器副邊側的中心抽頭作為兩個繞組的公共端，兩個繞組及相關開關管分別工作在半波整流的工作模式;開關管第六開關管Q2、第七開關管Q3、第十二開關管Q6封鎖脈沖，不處在工作狀態;第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4工作在全橋逆變模式；
[0022]當變壓器副邊側電壓為正向時，DSP驅動第五開關管Q1、第八開關管Q4開通進行整流，電流經第一抽頭流出，經過第五開關管Ql、第九開關管Kl、第十開關管K2、負載、第八開關管Q4，流入中心抽頭；當變壓器副邊側電壓為負向時，DSP驅動第十一開關管Q5、第八開關管Q4開通進行整流，電流經第三抽頭流出，經過第十一開關管Q5、負載、第八開關管Q4，流入中心抽頭，整個過程為兩個半波整流的結合；
[0023]上訴過程中，第八開關管Q4—直處于導通狀態，在一個工作周期內，只需要第五開關管Ql、第十一開關管Q5開通和關斷，與全橋整流電路相比，減少了兩個工作的開關管，從而降低了整體電路的損耗；
[0024]應當注意，在說明本發明的某些特征或者方案時所使用的特殊術語不應當用于表示在這里重新定義該術語以限制與該術語相關的本發明的某些特定特點、特征或者方案。總之，不應當將在隨附的權利要求書中使用的術語解釋為將本發明限定在說明書中公開的特定實施例，除非上述詳細說明部分明確地限定了這些術語。因此，本發明的實際范圍不僅包括所公開的實施例，還包括在權利要求書之下實施或者執行本發明的所有等效方案。
【主權項】
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:在傳統隔離型雙向有源全橋DC-DC變換器電路的基礎上，通過一臺三繞組變壓器及低壓側兩個全橋輸出端的并聯來實現。2.根據權利要求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:第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S4、第五開關管Ql、第六開關管Q2、第七開關管Q3、第八開關管Q4、第九開關管K1、第十開關管K2、第十一開關管Q5、第十二開關管Q6、三繞組變壓器Tl、極性電容C2、第一電感Lr和電源VI; 所述的第一開關管SI的漏極、第三開關管S3的漏極、電源Vl的正極連接，第二開關管S2的源極與第四開關管S4的源極、電源Vl的負極連接，第一開關管SI的源極、第二開關管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、第三開關管S3的源極、第四開關管S4的漏極相連;三繞組變壓器Tl副邊側的第一抽頭、第五開關管Ql的源極、第六開關管Q2的漏極相連，第五開關管Ql的漏極、第九開關管Kl的漏極相連，第九開關管Kl的源極、第十開關管K2的源極相連，第十開關管K2的漏極、第七開關管Q3的漏極、第十一開關管Q5的漏極、極性電容C2的正極相連，作為變壓器副邊側電源的正極，三繞組變壓器Tl副邊側的第二抽頭、第七開關管Q3的源極、第八開關管Q4的漏極相連，三繞組變壓器Tl副邊側的第三抽頭、第十一開關管Q5的源極、第十二開關管Q6的漏極相連，第六開關管Q2的源極、第八開關管Q4的源極、第十二開關管Q6的源極、極性電容C2的負極相連，作為變壓器副邊側電源的負極。
【文檔編號】H02M3/335GK105915065SQ201610451438
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】杭麗君, 王亦龍, 干彪, 張豪, 童安平
【申請人】杭州電子科技大學