隔离直流/直流转换器及电压转换方法技术

本发明专利技术涉及一种隔离直流/直流转换器(1)，隔离直流/直流转换器(1)包括：‑第一分支(A)，包括串联连接的开关(MA1，MA2)；‑第二分支(B)，包括电感(L)，电感(L)具有第一端子及第二端子，第一端子连接至分支(A)的中点，第二端子连接至隔离直流/直流转换器(1)的输入；‑电容器(C1)，连接在第一分支(A)的端部端子之间；‑第三分支(C)，连接至第一分支(A)的中点且包括磁性组件，磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当隔离直流/直流转换器(1)的输入电压(Ue)被转换成输出电压(Uout)时，磁性组件用作从一次电路至二次电路的变压器且在一次电路中用作存储电力的阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔离直流/直流转换器及电压转换方法
本专利技术涉及一种隔离直流/直流转换器以及一种使用根据本专利技术的所述转换器实施的电压转换方法。
技术介绍
隔离DC/DC(直流/直流)转换器可执行零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)，以便能够通过在电压转换期间进行开关来减少损耗。这些转换器因此在其中能量资源有限的汽车应用中特别有利。在交通工具中，可使用电压转换器在交通工具的若干电气网络之间修改电压电平或在能量来源与交通工具所搭载的耗电体之间进行电压转换。一种隔离直流/直流转换器公开在专利US5754413中且示于图1中。此转换器包括两个开关Q1、Q2，这两个开关Q1、Q2在其中点处连接至包括两个串联连接变压器的分支。所述转换器被排列成半桥(half-bridge)形式。开关对通过变压器进行的能量传输进行控制以实现将来自转换器的输入电压转换成输出电压。连接至变压器的二次绕组的二极管能够对输出信号进行整流。通过对开关的循环比进行控制来获得输出电压。图2示出表示现有技术隔离直流/直流转换器的增益G随隔离直流/直流转换器的循环比α而变化的曲线图。增益G对应于隔离直流/直流转换器的输出电压对隔离直流/直流转换器的输入电压的比率。通过改变所述循环比以达到输出电压目标值，对转换器增益进行调整以达到输出电压目标值。具体来说，当隔离直流/直流转换器的输入电压变化时，已知会使隔离直流/直流转换器的循环比变化来调节其输出电压，换句话说，以将其输出电压维持为期望值。然而，整流二极管的电压应力依赖于转换器开关的循环比。此应力在循环比接近于0％或100％时可变得显著。为了限制整流二极管的电压应力，对所述两个变压器分别提供不同的变压比。但此会使转换器的设计复杂化，因为变压器不可能为相同的且二次绕组中的电流具有不连续性。此外，当以可变循环比来工作时，输出电流纹波可急剧变化，从而导致转换器的效率变化。为了维持高效率运行，循环比必须变化非常小。现在，图2中所示的曲线的形状为抛物线型，因而为了获得增益变化，必须使隔离直流/直流转换器的循环比α显著地变化。另一方面，在交通工具中，能量来源(例如电池)的电压可随着可供利用的能量而显著地变化。转换器的输入处的此种变化会涉及到使增益变化，且因此循环比会对应地变化，此限制了隔离直流/直流转换器在交通工具中的使用。因此需要一种解决方案来改善隔离直流/直流转换器的性能以使其能够在机动车中使用。
技术实现思路
为了解决这个问题，本专利技术涉及一种隔离直流/直流转换器，所述隔离直流/直流转换器包括：-第一分支，包括串联连接的开关；-第二分支，包括电感，所述电感具有第一端子及第二端子，所述第一端子连接在所述分支的中点处，所述第二端子连接至所述隔离直流/直流转换器的输入；-电容器，连接在所述第一分支的端部端子之间；-第三分支，连接在所述第一分支的所述中点处，包括磁性组件，所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当所述隔离直流/直流转换器的输入电压被转换成输出电压时，所述磁性组件用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗。所述第一分支以及所述电容器及所述第二分支的电感有助于控制通过磁性组件来传递能量。由于其构型，根据本专利技术的隔离直流/直流转换器具有随着其循环比而线性变化的增益。因此，在根据本专利技术的隔离直流/直流转换器中，增益相对于循环比的变化比在现有技术的转换器中大。与现有技术相反，不必使循环比显著变化来使根据本专利技术的隔离直流/直流转换器的增益变化。特别地，所述第二分支的电感直接连接至隔离直流/直流转换器的输入。具体来说，所述隔离直流/直流转换器的输出电压是在所述磁性组件的二次电路的端子处得到。具体来说，将第一分支的开关相继地断开及闭合使得能够通过磁性组件将输入电压转换成输出电压。具体来说，磁性组件在转换器运行的同一周期中用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗。具体来说，第一分支是通过脉冲宽度调制来控制，且在同一调制周期中，磁性组件用作从一次电路至二次电路的变压器并在一次电路中用作存储电力的阻抗。根据实施例，所述第一分支被配置成通过改变所述第一分支的循环比来控制所述隔离直流/直流转换器的所述输出电压。因此，通过调整第一分支的循环比以获得能够递送所期望输出电压值的增益值来获得隔离直流/直流转换器的所期望输出电压值。举例来说，第一分支的循环比的值对应于隔离直流/直流转换器的每一所期望输出电压值。具体来说，通过使第一分支的循环比变化，隔离直流/直流转换器能够针对任何输入电压或在运行范围内运行。举例来说，隔离直流/直流转换器的输入电压的最小值与最大值之间的差值处于150V与500V之间；举例来说，输入电压的最小值处于400V与500V之间，或甚至处于400V与650V之间。具体来说，通过使第一分支的循环比变化，隔离直流/直流转换器能够针对任何输入电压或在运行范围内运行。运行范围对应于最小值Uoutmin1与最大值Uoutmax1之间的输出电压Uout。举例来说，隔离直流/直流转换器的目标输出电压Uout处于12V与16V之间。举例来说，输出电压的最小值Uoutmin1处于8V与14V之间，且输出电压的最大值Uoutmax1处于15V与16V之间。根据实施例，所述第一分支被配置成使其循环比具有标称值，所述标称值特别地实质上等于50％。标称值意指优选的运行值，循环比在此优选值周围变化。具体来说，标称值是转换器的损耗最小或转换器的效率最大时的循环比的值。具体来说，当标称值为50％时，隔离直流/直流转换器的输出电流、更具体来说磁性组件的二次电路的输出电流具有小的纹波，这是因为隔离直流/直流转换器的磁化电感中的电流的纹波、具体来说磁性组件的磁化电感中的电流的纹波被抵消。根据实施例，所述转换器包括电路，所述电路被设计成使用环路来将所述第一分支的循环比抑制至所述隔离直流/直流转换器的输出电压的值与所述隔离直流/直流转换器的输出电压设定点之间的差值。根据实施例，所述磁性组件被配置成使得：-在所述转换器的运行周期的第一部分期间，所述一次电路的第一部分将电力传递至所述二次电路的第一部分，且所述一次电路的第二部分形成存储能量的电感；-在所述运行周期的第二部分期间，所述一次电路的第二部分将电力传递至所述二次电路的第二部分，且所述一次电路的所述第一部分形成存储电力的电感。具体来说，所述第一分支通过脉冲宽度调制来控制；所述运行周期的第一部分对应于所述调制周期的第一部分；且所述运行周期的第二部分对应于所述调制周期的第二部分。这些第一部分及第二部分特别地取决于所述第一分支的循环比。根据一种变型，所述磁性组件的所述一次电路包括一次绕组，且所述磁性组件的所述二次电路包括至少一个第一二次绕组及至少一个第二二次绕组，所述至少一个第一二次绕组与所述至少一个第二二次绕组在磁性上不连接至彼此，所述第一二次绕组及所述第二二次绕组在磁性上连接至所述一次绕组。必须理解，所述二次电路包括至少一个一次绕组、至少一个第一一次绕组及至少一个第二二次绕组。具体来说，所述磁性组件的一次电路仅包括一个一次绕组。具体来说，所述第一绕组连接在所述第一分支的中点处。具体来说，所述隔离直流/直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离直流/直流转换器(1)，包括：‑第一分支(A)，包括串联连接的开关(MA1，MA2)；‑第二分支(B)，包括电感(L)，所述电感(L)具有第一端子及第二端子，所述第一端子连接在所述分支(A)的中点处，所述第二端子连接至所述隔离直流/直流转换器(1)的输入；‑电容器(C1)，连接在所述第一分支(A)的端部端子之间；‑第三分支(C)，连接在所述第一分支(A)的所述中点处，包括磁性组件，所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当所述隔离直流/直流转换器(1)的输入电压(Ue)被转换成输出电压(Uout)时，所述磁性组件用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.16 FR 14599521.一种隔离直流/直流转换器(1)，包括：-第一分支(A)，包括串联连接的开关(MA1，MA2)；-第二分支(B)，包括电感(L)，所述电感(L)具有第一端子及第二端子，所述第一端子连接在所述分支(A)的中点处，所述第二端子连接至所述隔离直流/直流转换器(1)的输入；-电容器(C1)，连接在所述第一分支(A)的端部端子之间；-第三分支(C)，连接在所述第一分支(A)的所述中点处，包括磁性组件，所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当所述隔离直流/直流转换器(1)的输入电压(Ue)被转换成输出电压(Uout)时，所述磁性组件用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗。2.根据权利要求1所述的转换器(1)，其中所述第一分支(A)被配置成通过改变所述第一分支(A)的循环比来控制所述隔离直流/直流转换器(1)的所述输出电压(Uout)。3.根据权利要求1或2所述的转换器(1)，其中所述第一分支(A)被配置成使其循环比(α)具有标称值，所述标称值特别地实质上等于50％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的转换器(1)，包括电路(5)，所述电路(5)被设计成使用环路来将所述第一分支(A)的所述循环比(α)抑制至所述隔离直流/直流转换器(1)的所述输出电压的值(Uout_mes)与所述隔离直流/直流转换器(1)的输出电压设定点(U*)之间的差值。5.根据权利要求1-4中任一项所述的转换器(1)，其中所述磁性组件被配置成使得：-在所述转换器的运行周期的第一部分期间，所述一次电路的第一部分(L11)将电力传递至所述二次电路的第一部分(L12)，且所述一次电路的第二部分(L21)形成存储能量的电感；...

【专利技术属性】
技术研发人员：路尔斯·迪苏萨，
申请(专利权)人：维洛发动机控制系统，
类型：发明
国别省市：法国,FR