双向功率变换器、电路及系统技术方案

本发明专利技术适用于开关电源技术领域，提供了一种双向功率变换器、电路及系统，该双向功率变换器包括：控制模块、包括原边桥臂、副边桥臂和变压器的双向功率变换模块、以及包括第一辅助桥臂和第一辅助绕组的第一辅助调控模块；第一辅助桥臂的两端与原边桥臂和/或副边桥臂的两端对应连接；第一辅助绕组的第一端与变压器的目标端连接，第一辅助绕组的第二端与第一辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；控制模块与原边桥臂、副边桥臂和第一辅助桥臂上的开关管连接。本发明专利技术通过控制模块控制第一辅助桥臂中开关管的导通/关断，进而控制第一辅助绕组，可以使双向功率变换器工作在不同的变压器匝比下，从而拓宽双向功率变换器的电压适应范围。

【技术实现步骤摘要】
双向功率变换器、电路及系统
本专利技术属于开关电源
，尤其涉及一种双向功率变换器、电路及系统。
技术介绍
随着新能源技术的普及和能源互联网的发展，在储能电站、电动汽车车辆到电网(Vehicletogrid，V2G)充电系统等应用场景，双向功率变换器的应用变得越来越广泛。同时电动汽车动力电池的电压范围也越来越宽，对充电设施的电压适应范围要求也越来越高，从过去的200-500V逐渐演进为200-750V，并有进一步拓展到200-1000V的趋势。目前，V2G方案中的双向功率变换器大多以双有源桥-谐振变换(DualActiveBridge-CapacitorInductorInductorCapacitor，DAB-CLLC)拓扑(考虑到变压器励磁电感时，也称为DAB-CLLLC拓扑)为主。DAB-CLLC拓扑或DAB-CLLLC拓扑结构的双向功率变换器，可以通过调节变压器两侧双有源桥的频率和相位来调节增益范围，能够较好地实现输入输出两侧开关管的零压软开关和零流软开关。但是对于工作电压范围较宽的情况，通过调频移相等方法调节增益范围时，容易出现软开关丧失进而导致工作电压范围不能满足需求，且部分工作点附近效率不高的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种双向功率变换器、电路及系统，以解决现有技术中双向功率变换器不能满足宽工作电压范围需求，且部分工作点附近效率不高的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种双向功率变换器，包括：控制模块、双向功率变换模块、以及第一辅助调控模块；所述双向功率变换模块包括由原边桥臂、副边桥臂和变压器连接构成的谐振变换电路；所述第一辅助调控模块包括第一辅助桥臂以及第一辅助绕组；所述第一辅助桥臂的两端与所述原边桥臂和/或所述副边桥臂的两端对应连接；所述第一辅助绕组的第一端与所述变压器的目标端连接，所述第一辅助绕组的第二端与所述第一辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；所述变压器的目标端为不与所述双向功率变换模块中的谐振元件连接的一端；所述控制模块与所述原边桥臂、所述副边桥臂和所述第一辅助桥臂上的开关管连接，控制开关管的导通/关断。可选的，所述双向功率变换器，还包括：至少一级第二辅助调控模块；每级第二辅助调控模块包括第二辅助桥臂以及第二辅助绕组；各级第二辅助桥臂的两端与所述原边桥臂和/或所述副边桥臂的两端对应连接；各级第二辅助绕组的第二端与该级第二辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；若某级第二辅助调控模块为第一级调控模块，则该级第二辅助绕组的第一端与所述第一辅助绕组的第二端连接；若某级第二辅助调控模块不为第一级调控模块，则该级第二辅助绕组的第一端与上一级第二辅助绕组的第二端连接；所述控制模块还与各级第二辅助桥臂上的开关管连接，控制各级第二辅助桥臂上的开关管的导通/关断。可选的，所述第一辅助桥臂，包括：第一原边辅助桥臂和/或第一副边辅助桥臂；当所述第一辅助桥臂包括第一原边辅助桥臂时，所述第一原边辅助桥臂的两端与所述原边桥臂的两端对应连接；当所述第一辅助桥臂包括第一副边辅助桥臂时，所述第一副边辅助桥臂的两端与所述副边桥臂的两端对应连接；当所述第一辅助桥臂包括第一原边辅助桥臂和第一副边辅助桥臂时，所述第一原边辅助桥臂的两端与所述原边桥臂的两端对应连接，所述第一副边辅助桥臂的两端与所述副边桥臂的两端对应连接。可选的，所述第一原边辅助桥臂，包括：第一原边上半桥和第一原边下半桥；所述第一原边上半桥的一端与所述原边桥臂的一端连接；所述第一原边上半桥的另一端与所述第一原边下半桥的一端连接，构成所述第一原边上半桥和所述第一原边下半桥的连接端；所述第一原边下半桥的另一端与所述原边桥臂的另一端连接。可选的，所述第一原边上半桥，包括：第一开关电路和第二开关电路；所述第一开关电路和所述第二开关电路形成双向开关；所述第一开关电路的一端与所述原边桥臂的一端连接；所述第一开关电路的另一端与所述第二开关电路的一端连接；所述第二开关电路的另一端与所述第一原边下半桥的一端连接。可选的，所述第一开关电路包括：第一开关管、第一二极管和第一电容；所述第二开关电路包括：第二开关管、第二二极管和第二电容；所述第一开关管的漏极、所述第一二极管的负极以及所述第一电容的第一端与所述原边桥臂的一端连接，所述第一开关管的源极、所述第一二极管的正极、所述第一电容的第二端、所述第二开关管的源极、所述第二二极管的正极以及所述第二电容的第二端连接；所述第二开关管的漏极、所述第二二极管的负极以及所述第二电容的第一端与所述第一原边下半桥的一端连接。可选的，所述第一原边下半桥与所述第一原边上半桥的电路结构相同。本专利技术实施例的第二方面提供了一种双向功率变换器电路，包括上面所述任一项的双向功率变换器。本专利技术实施例的第三方面提供了一种双向功率变换器系统，包括上面所述任一项的双向功率变换器电路。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过第一辅助桥臂的两端与原边桥臂和/或副边桥臂的两端对应连接；第一辅助绕组的第一端与变压器的目标端连接，第一辅助绕组的第二端与第一辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；变压器的目标端为不与所述双向功率变换模块中的谐振元件连接的一端；控制模块与原边桥臂、副边桥臂和第一辅助桥臂上的开关管连接，可以根据双向功率变换器的工作电压范围，调整双向功率变换器工作时的变压器匝比，进而避免工作电压范围较宽时，双向功率变换器中软开关丧失的情况，同时使双向功率变换器可以始终工作在效率较高的理想工作点附近。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的双向功率变换器的电路原理图；图2是本专利技术实施例提供的DAB-CLLC拓扑双向功率变换器的电路原理图；图3是本专利技术实施例提供的DAB-CLLLC拓扑双向功率变换器的电路原理图；图4是本专利技术实施例提供的DAB-CLLC拓扑双向功率变换器或DAB-CLLLC拓扑双向功率变换器的驱动信号图；图5是本专利技术又一实施例提供的双向功率变换器的电路原理图；图6是本专利技术另一实施例提供的双向功率变换器的电路原理图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。参考图1，现对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向功率变换器，其特征在于，包括：/n控制模块、双向功率变换模块、以及第一辅助调控模块；/n所述双向功率变换模块包括由原边桥臂、副边桥臂和变压器连接构成的谐振变换电路；所述第一辅助调控模块包括第一辅助桥臂以及第一辅助绕组；/n所述第一辅助桥臂的两端与所述原边桥臂和/或所述副边桥臂的两端对应连接；/n所述第一辅助绕组的第一端与所述变压器的目标端连接，所述第一辅助绕组的第二端与所述第一辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；所述变压器的目标端为不与所述双向功率变换模块中的谐振元件连接的一端；/n所述控制模块与所述原边桥臂、所述副边桥臂和所述第一辅助桥臂上的开关管连接，控制开关管的导通/关断。/n

【技术特征摘要】
1.一种双向功率变换器，其特征在于，包括：
控制模块、双向功率变换模块、以及第一辅助调控模块；
所述双向功率变换模块包括由原边桥臂、副边桥臂和变压器连接构成的谐振变换电路；所述第一辅助调控模块包括第一辅助桥臂以及第一辅助绕组；
所述第一辅助桥臂的两端与所述原边桥臂和/或所述副边桥臂的两端对应连接；
所述第一辅助绕组的第一端与所述变压器的目标端连接，所述第一辅助绕组的第二端与所述第一辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；所述变压器的目标端为不与所述双向功率变换模块中的谐振元件连接的一端；
所述控制模块与所述原边桥臂、所述副边桥臂和所述第一辅助桥臂上的开关管连接，控制开关管的导通/关断。


2.如权利要求1所述的双向功率变换器，其特征在于，还包括：至少一级第二辅助调控模块；每级第二辅助调控模块包括第二辅助桥臂以及第二辅助绕组；
各级第二辅助桥臂的两端与所述原边桥臂和/或所述副边桥臂的两端对应连接；各级第二辅助绕组的第二端与该级第二辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；
若某级第二辅助调控模块为第一级调控模块，则该级第二辅助绕组的第一端与所述第一辅助绕组的第二端连接；
若某级第二辅助调控模块不为第一级调控模块，则该级第二辅助绕组的第一端与上一级第二辅助绕组的第二端连接；
所述控制模块还与各级第二辅助桥臂上的开关管连接，控制各级第二辅助桥臂上的开关管的导通/关断。


3.如权利要求1或2所述的双向功率变换器，其特征在于，所述第一辅助桥臂，包括：第一原边辅助桥臂和/或第一副边辅助桥臂；
当所述第一辅助桥臂包括第一原边辅助桥臂时，所述第一原边辅助桥臂的两端与所述原边桥臂的两端对应连接；
当所述第一辅助桥臂包括第一副边辅助桥臂时，所述第一副边辅助桥臂的两端与所述副边桥臂的两端对应连接；
当所述第一辅助桥臂包括第一原边辅助桥臂和第一副边辅助桥臂时，所述第一原边辅助桥臂的两端与所述原边桥臂的两端对应连接，所述第一副边辅助桥臂的两端与所述副边桥臂的两端对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋波，刘志宾，李涛永，徐艳超，张现民，杨旭东，尚英坤，张涛，张逾良，
申请(专利权)人：石家庄通合电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13