一种基于可变电感的DAB变换器制造技术

本发明专利技术涉及电力电子变换器技术领域，具体涉及一种基于可变电感的DAB变换器，包括一个由桥式电路和可变电感组成的一次侧结构、变压器和另一个桥式电路组成的二次侧结构，可变电感的结构主要包括主电感绕组、偏置绕组、磁芯结构以及直流偏置电流电路。直流偏置施加电路连接在可变电感的两端，用于向偏置绕组施加直流偏置电流。通过使用双“E”可变电感改变电感的值，从而改变回路的电压增益以保持电压增益来调节输出电压，提升了系统能量传输效率，具有良好的动态性能。有良好的动态性能。有良好的动态性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可变电感的DAB变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子变换器
，具体涉及一种基于可变电感的DAB变换器。

技术介绍

[0002]随着新能源技术、电动汽车充电技术等的不断发展，低损耗、高功率密度、高可靠性的DC
‑
DC变换器成为研究的热点。在众多DC
‑
DC变换器拓扑中，因具有易于实现的软开关特性、相对简单的控制方式与较高的功率密度而受到广泛关注。DAB变换器是其中的代表，DAB变换器电路具有对称的结构，在正反向运行时都能具有良好的运行特性，具有广阔前景和发展潜力的DAB变换器受到了广泛关注。
[0003]在变换器系列中，DAB变换器能够实现双向能量传输，正反向都具备升降压的能力，还具备控制简单，效率高，功率密度高的特点。在保持一定范围调节能力的同时，具有很高的效率。但也有其局限性，DAB的频率调节范围受到限制，从而在轻载范围的效率较低，以及在传输功率较大时需要电路中变压器的等效漏感值较小，导致变换器传输效率低等技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于可变电感的DAB变换器，该变换器采用可变电感增加频率调节范围，可实现系统工作状态的连续快速调节，具有良好的动态性能，具体如下。
[0005]一种基于可变电感的DAB变换器，其特征是：它包括一个由桥式电路和可变电感组成的一次侧结构、变压器Tr和另一个桥式电路组成的二次侧结构，一次侧结构包括直流电压源V
dc
、第一至第四逆变桥开关管S1、S2、S3、S4、可变电感L
r1
，直流电压源V
dc
的正极与第一逆变桥开关管S1、第三逆变桥开关管S3的漏级相连；直流电压源V
dc
的负极与第二逆变桥开关管S2、第四逆变桥开关管S4的源级相连，第一逆变桥开关管S1的源级与第二逆变桥开关管S2的漏级相连；第三逆变桥开关管S3的源级与第四逆变桥开关管S4的漏级相连；所述可变电感L
r1
的一端与第一逆变桥开关管S1的源极和第二逆变桥开关管S2的漏极连接，其另一端与变压器Tr原边的同名端连接；二次侧结构包括第五至第八逆变桥开关管S5、S6、S7、S8、输出电容C
out
、负载电阻R
L
；所述第五逆变桥开关管S5的源级与第六逆变桥开关管S6的漏级相连；所述第七逆变桥开关管S7的源级与第八逆变桥开关管S8的漏级相连；所述变压器Tr副边的同名端与第五逆变桥开关管S5的源级和第六逆变桥开关管S6的漏级连接；所述变压器Tr副边的异名端与第七逆变桥开关管S7的源级和第八逆变桥开关管S8的漏级连接；所述输出电容C
out
的一端与第五逆变桥开关管S5的漏级和第七逆变桥开关管S7的漏级连接，其另一端与第六逆变桥开关管S6的源级和第八逆变桥开关管S8的源极连接；所述输出电容C
out
并联于负载电阻R
L
。
[0006]根据所述的一种基于可变电感的DAB变换器，其特征在于所述的可变电感的磁芯为双“E”型结构，磁芯包括：初级绕组、次级绕组、偏置绕组A和B、中间磁路开气隙；通过向偏
置绕组中注入可控的直流偏置电流，利用了磁性元件的磁化特性控制磁性材料的饱和程度，改变其磁导率，实现对绕组电感的持续调节。
[0007]根据所述的一种基于可变电感的DAB变换器，其特征在于所述的可变电感是利用一个可控恒流源电路实现对磁芯边柱绕组的控制，可控恒流源电路包括：直流电源V
in
、开关管Q1、Q2、限流电阻R、电容C3、电感L3；所述的直流电源V
in
正极与开关管Q1漏极连接；所述的直流电源V
in
与开关管Q2的源极连接；所述的开关管Q1的源极与开关管Q2的漏极和电感L3连接；所述的电感L3与电容C3连接；所述的限流电阻R的一端与电容C3连接；所述的可变电感的控制绕组串联一个限流电阻R接在电路的输出侧，主绕组将会接在DAB的主电路上。
[0008]优选的，所述的一种基于可变电感的DAB变换器，其特征在于可变电感为包含气隙的“E”形铁氧体磁芯组合成的闭合线圈，可变电感由主绕组和偏置绕组两部分组成，所述主绕组位于“E”形铁的中间支柱上，偏置绕组位于与中间铁芯平行的两侧支柱上。其中，两侧的偏置绕组匝数相同、串联连接且极性相反。通过辅助线性电流源电路向偏置绕组注入直流电流，控制该电流大小，进而控制铁氧体磁芯的饱和程度，最终实现对绕组电感的持续调节。
[0009]优选的，所述的一种基于可变电感的DAB变换器，其特征在于选择一个简单的低功耗的Buck电路来实现对可变电感磁芯边柱绕组的控制，从而使产生偏置电流的电路使用不增加整个系统的复杂程度和体积。该方式可以提高轻载效率，可使全负载范围内的变换器效率维持在较高水平，并且电路结构简单，达到降低电路成本的目的，也不会对变压器其他参数如变压器初级漏感造成影响。
[0010]本专利技术的有益效果：该变化器通过使用电感值可变的双“E”可变电感改变电感的值，从而改变回路的电压增益以保持电压增益来调节输出电压，实现软开关和宽负载范围调节，并有效降低了逆变器的开关损耗，提升了系统能量传输效率，可实现系统工作状态的连续快速调节，具有良好的动态性能。
附图说明
[0011]图1为一种基于可变电感的DAB变换器的结构图。
[0012]图2为可变电感的结构图。
[0013]图3为可变电感的控制电路示意图。
[0014]图4为可变电感的等效磁路示意图。
具体实施方式
[0015]结合图1、2、3说明本实施方式，本实施方式一种基于可变电感的DAB变换器，其特征是：它包括一个由桥式电路和可变电感组成的一次侧结构、变压器Tr和另一个桥式电路组成的二次侧结构，一次侧结构包括直流电压源V
dc
、第一至第四逆变桥开关管S1、S2、S3、S4、可变电感L
r1
，直流电压源V
dc
的正极与第一逆变桥开关管S1、第三逆变桥开关管S3的漏级相连；直流电压源V
dc
的负极与第二逆变桥开关管S2、第四逆变桥开关管S4的源级相连，第一逆变桥开关管S1的源级与第二逆变桥开关管S2的漏级相连；第三逆变桥开关管S3的源级与第四逆变桥开关管S4的漏级相连；所述可变电感L
r1
的一端与第一逆变桥开关管S1的源极和第二逆变桥开关管S2的漏极连接，其另一端与变压器Tr原边的同名端连接；二次侧结构包括
第五至第八逆变桥开关管S5、S6、S7、S8、输出电容C
out
、负载电阻R
L
；所述第五逆变桥开关管S5的源级与第六逆变桥开关管S6的漏级相连；所述第七逆变桥开关管S7的源级与第八逆变桥开关管S8的漏级相连；所述变压器Tr副边的同名端与第五逆变桥开关管S5的源级和第六逆变桥开关管S6的漏级连接；所述变压器Tr副边的异名本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可变电感的DAB变换器，其特征是：它包括一个由桥式电路和可变电感组成的一次侧结构、变压器Tr和另一个桥式电路组成的二次侧结构，一次侧结构包括直流电压源V
dc
、第一至第四逆变桥开关管S1、S2、S3、S4、可变电感L
r1
，直流电压源V
dc
的正极与第一逆变桥开关管S1、第三逆变桥开关管S3的漏级相连；直流电压源V
dc
的负极与第二逆变桥开关管S2、第四逆变桥开关管S4的源级相连，第一逆变桥开关管S1的源级与第二逆变桥开关管S2的漏级相连；第三逆变桥开关管S3的源级与第四逆变桥开关管S4的漏级相连；所述可变电感L
r1
的一端与第一逆变桥开关管S1的源极和第二逆变桥开关管S2的漏极连接，其另一端与变压器Tr原边的同名端连接；二次侧结构包括第五至第八逆变桥开关管S5、S6、S7、S8、输出电容C
out
、负载电阻R
L
；所述第五逆变桥开关管S5的源级与第六逆变桥开关管S6的漏级相连；所述第七逆变桥开关管S7的源级与第八逆变桥开关管S8的漏级相连；所述变压器Tr副边的同名端与第五逆变桥开关管S5的源级和第六逆变桥开关管S6的漏级连接；所述变压器Tr副边的异名端与第七逆变桥开关管S7的源级和第八逆变桥开关管S8的漏级连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，王怡斐，朱强，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：