一种隔离双向DC-DC变换器制造技术

一种隔离双向DC‑DC变换器，包括：高压保护模块，对第一原始电压和第二目标电压进行保护；调压模块，对经过高压保护后的第一原始电压进行调压以生成一个或者多个第一电压，并且对一个或者多个第二电压进行调压以生成第二目标电压；DC‑DC隔离变换模块，对一个或者多个第一电压进行逆变整流以生成一个或者多个第一目标电压，并且对经过低压保护后的第二原始电压进行逆变整流以生成一个或者多个第二电压；低压保护模块，对第一目标电压和第二原始电压进行保护。实现了隔离双向DC‑DC变换器顺流降压模式和逆流升压模式的无缝切换，开关损耗低，节约能源，且该隔离双向DC‑DC变换器可实现在宽范围工作电压和高电压(例如1500V及以上的电压)条件下工作。

An isolated Bidirectional DC-DC converter

【技术实现步骤摘要】
一种隔离双向DC-DC变换器
本技术属于双向直流变换器
，尤其涉及一种隔离双向DC-DC变换器。
技术介绍
随着新能源的大规模发展利用，为解决风电、光电的间歇性、不稳定性问题，光伏发电的波动性无法满足用户侧连续供电的要求，发电需要多能互补或大电网来支撑和平滑使得储能行业得到发展。BDC(Directcurrent-Directcurrentconverter，双向DC-DC变换器)由于可以实现能量的双向流动，因此在储能行业里应用也越来越广泛。另一方面在效率和成本的驱动下，光伏系统电压也在不停的提升。五年前，600V的系统电压是光伏电站的主流电压，五年前至今，1000V的系统电压是整个光伏电站的系统电压标准。随着光伏技术的不断创新，特别是材料技术的创新，光伏系统电压会不断的提高，今后将会有越来越多的光伏系统采用1500V。目前，传统的双向DC-DC变换器一般为调压电路和双向全桥LLC谐振变换器，此变换器能够实现顺流降压和逆流升压模式的无缝切换，但是由于原始高压侧的电压高达1500V，因此稳压开关器件也需要承受1500V的关断电压。考虑到开关器件的降额使用，参见《IPC9592(电力转换设备性能参数标准)规定》，开关器件必须要使用额定电压1800V左右的器件。而目前市场上SICMOSFET(主要材料是碳化硅构成的宽禁带MOSFET)最高只有CREE公司的1700V以及部分IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)满足原始高压侧的电压高达1500V及以上的应用需求，其中SICMOSFET存在价格昂贵，交期长且不完全满足IPC9592应力要求的缺点；IGBT虽然容易采购且价格便宜，但开关损耗大，散热难以处理。高压开关器件直接用在在原始高压侧的电压为1500V及以上的高压条件下进行切换产生的电磁干扰EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)难处理。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供了一种隔离双向DC-DC变换器，旨在解决传统的技术方案中存在的成本高，原料(元器件)难获取以及损耗大、散热难，电磁干扰难处理的问题。本技术实施例的第一方面提供了一种隔离双向DC-DC变换器，包括：用于对第一原始电压和第二目标电压进行保护的高压保护模块。与所述高压保护模块连接，用于对经过所述高压保护模块保护后的所述第一原始电压进行调压以生成一个或者多个第一电压，并且对一个或者多个第二电压进行调压以生成所述第二目标电压的调压模块。与所述调压模块连接，用于对一个或者多个所述第一电压进行逆变整流以生成一个或者多个第一目标电压，并且对经过低压保护模块保护后的第二原始电压进行逆变整流以生成一个或者多个所述第二电压的DC-DC隔离变换模块。所述低压保护模块与所述DC-DC隔离变换模块连接，用于对所述第一目标电压和所述第二原始电压进行保护。在一个实施例中，所述调压模块包括一个或多个调压单元。所述调压单元用于对所述高压保护模块保护后的所述第一原始电压进行调压以生成所述第一电压，并且对所述第二电压进行调压以生成所述第二目标电压。在一个实施例中，所述调压单元包括第一电容、第二电容、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第一电感、第二电感以及第三电容。所述第一电容的第一端与所述第一场效应管的漏极连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端连接。所述第一场效应管的源极与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三场效应管的源极与所述第四场效应管的漏极和所述第一电容的第二端连接，所述第四场效应管的源极与所述第二场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极与所述第二电容的第二端连接。所述第一电感的第一端与所述第三场效应管的漏极连接，所述第一电感的第二端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端与所述第四场效应管的源极连接。所述第一电容的第一端和所述第二电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一原始电压输入端和所述调压单元的第二目标电压输出端。所述第三电容的第一端和所述第三电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一电压输出端和所述调压单元的第二电压输入端。在一个实施例中，所述调压单元包括第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第三电感、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管以及第八场效应管。所述第四电容的第一端与所述第五场效应管的漏极连接，所述第四电容的第二端与所述第五电容的第一端连接。所述第五场效应管的源极与所述第七场效应管的漏极和所述第三电感的第一端连接，所述第七场效应管的源极与所述第六电容的第一端连接，所述第六电容的第二端与所述第七电容的第一端和所述第四电容的第二端连接。所述第七电容的第二端与所述第八场效应管的漏极连接，所述第八场效应管的源极与所述第三电感的第二端和所述第六场效应管的漏极连接，所述第六场效应管的源极与所述第五电容的第二端连接。所述第四电容的第一端和所述第五电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一原始电压输入端和所述调压单元的第二目标电压输出端。所述第六电容的第一端和所述第七电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一电压输出端和所述调压单元的第二电压输入端。在一个实施例中，所述DC-DC隔离变换模块包括与多个调压单元各自对应的DC-DC变换单元。其中，DC-DC变换单元包括一个或者多个DC-DC变换子单元。所述DC-DC变换子单元包括：用于顺流降压工作时对直流的所述第一电压进行逆变以生成交流的第三电压，逆流升压工作时对交流的第六电压进行整流以生成直流的所述第二电压的逆变整流单元。与所述逆变整流单元连接，用于对交流的所述第三电压进行电压转换和谐振以生成交流的第四电压，并且对交流的第五电压进行电压转换和谐振以生成交流的所述第六电压的变压谐振单元。与所述变压谐振单元连接，用于在顺流降压工作时对交流的所述第四电压进行整流以生成直流的所述第一目标电压，并且在逆流升压工作时对所述低压保护模块保护后的所述第二原始电压进行逆变以生成交流的所述第五电压的整流逆变单元。在一个实施例中，所述整流逆变单元包括第九场效应管、第十场效应管、第十一场效应管以及第十二场效应管。所述第九场效应管的漏极和所述第十二场效应管的源极共同构成为所述整流逆变单元的第一电压输入端和所述整流逆变单元的第二电压输出端。所述第九场效应管的漏极与所述第十场效应管的漏极连接，所述第九场效应管的源极与所述第十二场效应管的漏极连接。所述第十二场效应管的源极与所述第十一场效应管的源极连接。所述第十一场效应管的漏极与所述第十场效应管的源极连接。所述第九场效应管的源极和所述第十场效应管的源极共同构成为所述整流逆变单元的第三电压输出端和所述整流逆变单元的第六电压输入端。在一个实施例中，所述变压谐振单元包括第一变压器、第四电感、第五电感以及第八电容。所述第四电感的第一端和所述第一变压器的原边绕组的第二端共同构成为所述变压谐振单元的第三电压输入端和所述变压谐振单元的第六电压输出端。所述第四电感的第二端与所述第八电容的第一端连接，所述第八电容的第二端与所述第一变压器的原边绕组的第一端和所述第五电感的第一端连接，所述第五电感的第二端与所述第一变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔离双向DC‑DC变换器，其特征在于，包括：用于对第一原始电压和第二目标电压进行保护的高压保护模块；与所述高压保护模块连接，用于对经过所述高压保护模块保护后的所述第一原始电压进行调压以生成一个或者多个第一电压，并且对一个或者多个第二电压进行调压以生成所述第二目标电压的调压模块；与所述调压模块连接，用于对一个或者多个所述第一电压进行逆变整流以生成一个或者多个第一目标电压，并且对经过低压保护模块保护后的第二原始电压进行逆变整流以生成一个或者多个所述第二电压的DC‑DC隔离变换模块；所述低压保护模块与所述DC‑DC隔离变换模块连接，用于对所述第一目标电压和所述第二原始电压进行保护。

【技术特征摘要】
1.一种隔离双向DC-DC变换器，其特征在于，包括：用于对第一原始电压和第二目标电压进行保护的高压保护模块；与所述高压保护模块连接，用于对经过所述高压保护模块保护后的所述第一原始电压进行调压以生成一个或者多个第一电压，并且对一个或者多个第二电压进行调压以生成所述第二目标电压的调压模块；与所述调压模块连接，用于对一个或者多个所述第一电压进行逆变整流以生成一个或者多个第一目标电压，并且对经过低压保护模块保护后的第二原始电压进行逆变整流以生成一个或者多个所述第二电压的DC-DC隔离变换模块；所述低压保护模块与所述DC-DC隔离变换模块连接，用于对所述第一目标电压和所述第二原始电压进行保护。2.如权利要求1所述的一种隔离双向DC-DC变换器，其特征在于，所述调压模块包括一个或多个调压单元；所述调压单元用于对所述高压保护模块保护后的所述第一原始电压进行调压以生成所述第一电压，并且对所述第二电压进行调压以生成所述第二目标电压。3.如权利要求2所述的一种隔离双向DC-DC变换器，其特征在于，所述调压单元包括第一电容、第二电容、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第一电感、第二电感以及第三电容；所述第一电容的第一端与所述第一场效应管的漏极连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端连接；所述第一场效应管的源极与所述第三场效应管的漏极连接，所述第三场效应管的源极与所述第四场效应管的漏极和所述第一电容的第二端连接，所述第四场效应管的源极与所述第二场效应管的漏极连接，所述第二场效应管的源极与所述第二电容的第二端连接；所述第一电感的第一端与所述第三场效应管的漏极连接，所述第一电感的第二端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端与所述第四场效应管的源极连接；所述第一电容的第一端和所述第二电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一原始电压输入端和所述调压单元的第二目标电压输出端；所述第三电容的第一端和所述第三电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一电压输出端和所述调压单元的第二电压输入端。4.如权利要求2所述的一种隔离双向DC-DC变换器，其特征在于，所述调压单元包括第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第三电感、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管以及第八场效应管；所述第四电容的第一端与所述第五场效应管的漏极连接，所述第四电容的第二端与所述第五电容的第一端连接；所述第五场效应管的源极与所述第七场效应管的漏极和所述第三电感的第一端连接，所述第七场效应管的源极与所述第六电容的第一端连接，所述第六电容的第二端与所述第七电容的第一端和所述第四电容的第二端连接；所述第七电容的第二端与所述第八场效应管的漏极连接，所述第八场效应管的源极与所述第三电感的第二端和所述第六场效应管的漏极连接，所述第六场效应管的源极与所述第五电容的第二端连接；所述第四电容的第一端和所述第五电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一原始电压输入端和所述调压单元的第二目标电压输出端；所述第六电容的第一端和所述第七电容的第二端共同构成为所述调压单元的第一电压输出端和所述调压单元的第二电压输入端。5.如权利要求2所述的一种隔离双向DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC隔离变换模块包括与多个调压单元各自对应的DC-DC变换单元；其中，DC-DC变换单元包括一个或者多个DC-DC变换子单元；所述DC-DC变换子单元包括：用于顺流降压工作时对直流的所述第一电压进行逆变以生成交流的第三电压，逆流升压工作时对交流的第六电压进行整流以生成直流的所述第二电压的逆变整流单元；与所述逆变整流单元连接，用于对交流的所述第三电压进行电压转换和谐振以生成交流的第四电压，并且对交流的第五电压进行电压转换和谐振以生成交流的所述第六电压的变压谐振单元；与所述变压谐振单元连接，用于在顺流降压工作时对交流的所述第四电压进行整流以生成直流的所述第一目标电压，并且在逆流升压工作时对所述低压保护模块保护后的所述第二原始电压进行逆变以生成交流的所述第五电压的整流逆变单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟小芬，
申请(专利权)人：钛白金科技深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44