一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器制造技术

一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器，括两个次级耦合电感支路来实现更高的电压转换因子，电流共享特性以及软开关；由于采用了双电流路径电感结构，提高了电压转换比，可以在所有工作模式下共享电流；所有的有源开关均利用了同步整流概念的软开关，助于降低传导损耗；本申请中的变换器不需要额外的电路元件来实现软开关，可以实现更高的效率操作。本申请中的变换器利用两个并联电感电流路径在升压和降压模式下共享输入电流，从而降低单个线圈的额定电流，有助于减少输入电流纹波，由于拓扑优势，漏感能量直接传递给负载，在170W条件下的降压模式和190W条件下的升压模式最大测量效率分别为96.12％和96.63％。测量效率分别为96.12％和96.63％。测量效率分别为96.12％和96.63％。

【技术实现步骤摘要】
一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器


[0001]本技术属于电力电子软开关
，具体涉及一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器。

技术介绍

[0002]双向DC/DC变换器广泛应用于存储接口、电动汽车领域。由于它要求在升压模式下达到高电压增益，在降压模式下接口低压电池能偶到达高压侧，因此传统的双开关非隔离型双向DC/DC不适合这些应用，传统的双向 DC/DC变换器的效率和电压应力性能也较差。为了解决降压和升压两种工作方式都难以达到所需转换比的问题，双向DC/DC变换器被分为隔离型双向DC/DC变换器和非隔离型双向DC/DC变换器两大类。为了实现高转换比，隔离型双向DC/DC变换器采用变压器作为隔离原件。然而在全桥隔离型双向DC/DC变换器中，有源开关的数量一般大于或等于8个。为了减少电路中主动开关的数量，有学者采用了半桥拓扑来实现。然而，这些变换器所面临的最主要问题是实现软开关和控制的复杂性。
[0003]非隔离型双向DC/DC采用不同的电路概念，如SEPIC、电压倍增器、开关电容器、耦合电感，以实现高转换比。SEPIC衍生的BDCS由于其级联结构，效率较低。电压倍增器可以用于设计双向DC/DC变换器，但它在开关之间产生较大的电压应力。基于开关电容的双向DC/DC变换器由于其结构简单，控制复杂度低，本质上性能较好。然而，这类变换器的开关损耗和大的开关电流应力仍然是主要问题。这些变换器中的软开关即有源开关的零电压开关可以通过辅助电路实现，但增益和控制复杂性有限。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器
[0005]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器，其特征在于，包括第一耦合电感支路和第二耦合电感支路，所述第一耦合电感支路包括耦合电感磁圈 L1的同名端以及依次连接耦合电感磁圈L1的同名端的电容C4和第一耦合支路磁圈L2；
[0007]所述第二耦合电感支路包括耦合电感磁圈L1以及依次连接耦合电感磁圈L1的异名端的电容C2和第二耦合支路磁圈L3；
[0008]所述第一耦合电感支路和第二耦合电感支路并联电感电流路径，用于在升压和降压模式下的共享输入电流。
[0009]进一步，所述耦合电感磁圈L1的同名端连接有输入蓄电池VLV正极和电容C4及第一耦合支路磁圈L2的异名端，耦合电感磁圈L1的异名端分别连接有电容C2及第二耦合支路磁圈L2的同名端、开关管S1漏极和开关管 S2源极；
[0010]所述第一耦合支路磁圈L2同名端分别连接开关管S4漏极和开关管S5 源极；
[0011]第二耦合支路电感L3异名端分别连接输出电容C3负极与开关管S3漏极；
[0012]所述输出电容C3正极连接开关管S5漏极和开关管S6源极，主开关S6 漏极连接双向DC/DC输出端。
[0013]进一步，所述输入蓄电池VLV负极分别连接有开关管S2的源极和电容 C1。
[0014]进一步，所述开关管S2的漏极分别连接有开关管S3的源级和电容C1。
[0015]进一步，所述开关管S6漏极和电容C1之间设置有电源VHL，用以验证升压运行。
[0016]进一步，所述开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5 和开关管S6均采用有源开关MOSFET。
[0017]进一步，所述开关管S1和开关管S6为有源开关主开关。
[0018]进一步，所述开关管S2、开关管S3、开关管S4和开关管S5为有源辅助开关。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0020]一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器，括两个次级耦合电感支路来实现更高的电压转换因子，电流共享特性以及软开关；由于采用了双电流路径电感结构，提高了电压转换比，可以在所有工作模式下共享电流；所有的有源开关均利用了同步整流概念的软开关，助于降低传导损耗；本申请中的变换器不需要额外的电路元件来实现软开关，可以实现更高的效率操作。本申请中的变换器利用两个并联电感电流路径在升压和降压模式下共享输入电流，从而降低单个线圈的额定电流，有助于减少输入电流纹波，由于拓扑优势，漏感能量直接传递给负载，在170W条件下的降压模式和190W条件下的升压模式最大测量效率分别为96.12％和96.63％。
附图说明
[0021]图1为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的双向共流DC/DC 变换器示意图；
[0022]图2为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC升压示意图；
[0023]图3为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC升压示意图；
[0024]图4为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC升压示意图；
[0025]图5为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC升压示意图；
[0026]图6为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC升压示意图；
[0027]图7为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC升压示意图；
[0028]图8为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC降压示意图；
[0029]图9为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC降压示意图；
[0030]图10为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共
流DC/DC降压示意图；
[0031]图11为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC降压示意图；
[0032]图12为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC降压示意图；
[0033]图13为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC降压示意图；
[0034]图14为本技术具体实施例中一种利用耦合电感的高增益和高效率的双向共流DC/DC降压示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体的实施例对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。
[0036]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0037]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器，其特征在于，包括第一耦合电感支路和第二耦合电感支路，所述第一耦合电感支路包括耦合电感磁圈L1的同名端以及依次连接耦合电感磁圈L1的同名端的电容C4和第一耦合支路磁圈L2；所述第二耦合电感支路包括耦合电感磁圈L1以及依次连接耦合电感磁圈L1的异名端的电容C2和第二耦合支路磁圈L3；所述第一耦合电感支路和第二耦合电感支路并联电感电流路径，用于在升压和降压模式下的共享输入电流。2.根据权利要求1所述一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器，其特征在于，所述耦合电感磁圈L1的同名端连接有输入蓄电池VLV正极和电容C4及第一耦合支路磁圈L2的异名端，耦合电感磁圈L1的异名端分别连接有电容C2及第二耦合支路磁圈L2的同名端、开关管S1漏极和开关管S2源极；所述第一耦合支路磁圈L2同名端分别连接开关管S4漏极和开关管S5源极；第二耦合支路电感L3异名端分别连接输出电容C3负极与开关管S3漏极；所述输出电容C3正极连接开关管S5漏极和开关管S6源极，开关管S6漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景文，薛冠宇，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：