一种高效低纹波双向Cuk变换电路制造技术

本发明专利技术涉及一种高效低纹波双向Cuk变换电路，该电路包括一输入电源V

【技术实现步骤摘要】
一种高效低纹波双向Cuk变换电路
本专利技术涉及电力电子变换电路领域，特别是本专利技术涉及一种高效低纹波双向Cuk变换电路。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，人类对能源的需求日益增加。传统化石能源加剧消耗的同时给环境带来了严重的破坏和污染，能源和环境问题已经成为当今社会所面临最重要的两个主题。因此，合理开发和利用绿色可再生能源已成为人类的迫切需要，如光伏发电、风力发电、电动汽车驱动、电力传动和电池老化试验等方面，而这些场合都需要电能的双向变换与处理。传统功率双向变换的实现是采用两套独立的单方向DC/DC变换器反并联来实现，这使得整体电路复杂化，加大了整个变化器装置的体积。而且在整个变换正常工作的任意时刻，只有一套单向变换器在工作，这是资源的浪费，也降低了效率。为此，现有技术采用Buck电路与Boost电路复合组成一个双向变换器电路来实现电能的双向流动。这使得总体器件数目变少，大幅度降低系统的体积、重量及成本，可以更加快速地进行两个方向的功率变换，但是现有技术的效率与纹波有待改善。本专利技术提出了一种高效低纹波双向Cuk变换器，就是通过组合降压型Cuk变换电路和升压型Cuk变换电路，把原有的Cuk变换器组合成双向变换器。这样不仅实现了电能的双向传输，而且输入、输出端各有一个电感，使得输入输出电流脉动小，容易对输入、输出进行滤波，实现低纹波，有利于EMI。此外，在整个开关周期中，输入电源都可以向具有直流电动势的用电设备提供电能或具有直流电动势的用电设备向电源回馈电能，从而提高了整个电路的效率，降低成本，具有输入输出低纹波等优点，而且输入、输出电压同极性。专利
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种高效低纹波双向Cuk变换电路，实现高效、低纹波，并将降压Cuk电路与升压Cuk电路复合组成一个双向变换器电路，实现了电能的双向变换与处理，具有输入输出低纹波等优点，且输入输出电压极性相同，也有效的减小了功率半导体器件数目和节约了系统的成本。本专利技术采用以下方案实现：一种高效低纹波双向Cuk变换电路，包括一输入直流电压源V1，其特征在于：所述输入直流电压源V1的正极连接一电感L1的一端；所述电感L1的另一端连接一中间电容CB的一端、一功率二极管D1的阴极和一功率MOS开关管S1的漏极或一IGBT开关管S1的集电极；所述中间电容CB的另一端连接一功率二极管D2的阳极、一功率MOS开关管S2的源极或一IGBT开关管S2的发射极和一电感L2的一端；所述电感L2的另一端连接所述输入直流电压源V1的负极和一具有直流电动势的用电设备V0的一端；所述具有直流电动势的用电设备V0的另一端连接所述功率二极管D1的阳极、所述功率MOS开关管S1的源极或所述IGBT开关管S1的发射极、所述功率二极管D2的阴极和所述功率MOS开关管S2的漏极或所述IGBT开关管S2的集电极。进一步地，所述具有直流电动势的用电设备V0其两端电压小于输入电源电压V1。进一步地，采用所述功率MOS开关管S1与所述功率MOS开关管S2时，所述功率二极管D1是所述功率MOS开关管S1的体二极管；所述功率二极管D2是所述功率MOS开关管S2的体二极管；采用所述IGBT开关管S1与所述IGBT开关管S2时，所述功率二极管D1、功率二极管D2是快恢复二极管。进一步地，所述中间电容CB是高频电容。进一步地，根据权利要求1所述的一种高效低纹波双向Cuk变换电路，其特征在于：所述电感L1、中间电容CB、电感L2、功率MOS开关管S1或IGBT开关管S1、功率二极管D2构成降压型Cuk变换电路，用以将电能从电源V1向具有直流电动势的用电设备V0传递；所述电感L1、中间电容CB、电感L2、功率MOS开关管S2或IGBT开关管S2、功率二极管D1构成升压型Cuk变换电路，用以将电能从具有直流电动势的用电设备V0向电源V1传递。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1．本专利技术组合降压Cuk电路和升压Cuk电路，实现了电能的双向变换与处理；2．相对于两个单向DC/DC变换器反并联，双向变换器减少了功率半导体器件的数量，可以有效降低成本；3．本专利技术输入、输出端各有一个电感，使得输入输出电流脉动小，容易对输入、输出进行滤波，实现低纹波，有利于EMI；4．本专利技术在整个开关周期中，输入电源都可以向具有直流电动势的用电设备提供电能或具有直流电动势的用电设备向电源回馈电能，从而提高了整个电路的效率，降低成本。附图说明图1是本专利技术的一种高效、低纹波双向Cuk变换电路原理图。图2是本专利技术的一种高效、低纹波双向Cuk变换器在电能由电源V1向具有直流电动势的用电设备V0传输即降压Cuk模式工作，功率开关管S1导通时输入电源给电感L1充电、中间电容CB给电感L2充电的工作模态示意图。图3是本专利技术的一种高效、低纹波双向Cuk变换器在电能由电源V1向具有直流电动势的用电设备V0传输即降压Cuk模式工作，功率二极管D2导通时电感L1给中间电容CB充电、电感L2给具有直流电动势的用电设备V0供电的工作模态示意图。图4是本专利技术的一种高效、低纹波双向Cuk变换器在电能由具有直流电动势的用电设备V0向电源V1传输即升压Cuk模式工作，功率开关管S2导通时具有直流电动势的用电设备V0给电感L2充电、中间电容CB给电感L1充电的工作模态示意图。图5是本专利技术的一种高效、低纹波双向Cuk变换器在电能由具有直流电动势的用电设备V0向电源V1传输即升压Cuk模式工作，功率二极管D1导通时电感L2给中间电容CB充电、电感L1给电源馈电的工作模态示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供一种高效低纹波双向Cuk变换电路，如图1所示，包括一输入直流电压源V1，其特征在于：所述输入直流电压源V1的正极连接一电感L1的一端；所述电感L1的另一端连接一中间电容CB的一端、一功率二极管D1的阴极和一功率MOS开关管S1的漏极或一IGBT开关管S1的集电极；所述中间电容CB的另一端连接一功率二极管D2的阳极、一功率MOS开关管S2的源极或一IGBT开关管S2的发射极和一电感L2的一端；所述电感L2的另一端连接所述输入直流电压源V1的负极和一具有直流电动势的用电设备V0的一端；所述具有直流电动势的用电设备V0的另一端连接所述功率二极管D1的阳极、所述功率MOS开关管S1的源极或所述IGBT开关管S1的发射极、所述功率二极管D2的阴极和所述功率MOS开关管S2的漏极或所述IGBT开关管S2的集电极。在本实施例中，所述具有直流电动势的用电设备V0其两端电压小于输入电源电压V1。在本实施例中，采用所述功率MOS开关管S1与所述功率MOS开关管S2时，所述功率二极管D1是所述功率MOS开关管S1的体二极管；所述功率二极管D2是所述功率MOS开关管S2的体二极管；采用所述IGBT开关管S1与所述IGBT开关管S2时，所述功率二极管D1、功率二极管D2是快恢复二极管。在本实施例中，所述中间电容CB是高频电容。在本实施例中，所述电感L1、中间电容CB、电感L2、功率MOS开关管S1或IGBT开关管S1、功率二极管D2构成降压型Cuk变换电路，用以将电能从电源V1向具有直流电动势的用电设备V0传递；所述电感L1、中间电容CB、电感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效低纹波双向Cuk变换电路，包括一输入直流电压源V

【技术特征摘要】
1.一种高效低纹波双向Cuk变换电路，包括一输入直流电压源V1，其特征在于：所述输入直流电压源V1的正极连接一电感L1的一端；所述电感L1的另一端连接一中间电容CB的一端、一功率二极管D1的阴极和一功率MOS开关管S1的漏极或一IGBT开关管S1的集电极；所述中间电容CB的另一端连接一功率二极管D2的阳极、一功率MOS开关管S2的源极或一IGBT开关管S2的发射极和一电感L2的一端；所述电感L2的另一端连接所述输入直流电压源V1的负极和一具有直流电动势的用电设备V0的一端；所述具有直流电动势的用电设备V0的另一端连接所述功率二极管D1的阳极、所述功率MOS开关管S1的源极或所述IGBT开关管S1的发射极、所述功率二极管D2的阴极和所述功率MOS开关管S2的漏极或所述IGBT开关管S2的集电极。2.根据权利要求1所述的一种高效低纹波双向Cuk变换电路，其特征在于：所述具有直流电动势的用电设备V0其两端电压小于输入电源电压V1。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：林维明，陈红星，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35