[发明专利]一种隔离型DC-DC变换器拓扑电路

说明书

技术领域

本发明涉及隔离型DC-DC变换器拓扑电路，可应用于航天电源系统、航空电源系统和航海电源系统中。

背景技术

航天电源系统、航空电源系统和航海电源系统通常都是采用太阳能电池阵作为主供电电源，蓄电池作为备用供电电源。当处于光照区时，由太阳能电池阵为母线上的负载供电；当处于阴影区时，由蓄电池为母线上的负载供电；当太阳能电池阵电量多余而蓄电池电量未满电量时，太阳能电池阵为蓄电池充电。这要求电源变换电路既能够实现从太阳能阵端向母线端供电，又能够实现从蓄电池端向母线端供电，还能够实现太阳能阵端向蓄电池充电。但是，现有的隔离型DC-DC变换器拓扑电路，如图1所示，采用半桥拓扑结构，仅能够实现一对一的功率变换，不适应三端口拓扑的应用。

发明内容

为解决现有隔离型DC-DC变换器拓扑电路无法实现由太阳能电池阵向蓄电池供电的技术问题，本发明提供一种隔离型DC-DC变换器拓扑电路，包括控制器、太阳能阵输入端、母线输出端、蓄电池端、与所述蓄电池端连接的电池端口模块以及在所述太阳能阵输入端和所述母线输出端之间依次连接的一次侧输入模块、变压器模块和母线负载输出端口模块；所述一次侧输入模块包括分别半桥连接于所述太阳能阵输入端正、负极之间的第一MOS管、第二MOS管和第一电容、第二电容，所述第一MOS管和所述第二MOS管各自的栅极分别与所述控制器连接，该第一MOS管和该第二MOS管的中间点与所述第一电容和第二电容的中间点之间接有第一电感；所述第一电感为所述变压器模块的原边电感；所述变压器模块还包括电连接的第四电感和第三电感；所述第四电感和所述第三电感共地；所述母线输出端口模块接于第四电感的两端之间，所述电池端口模块接于所述第三电感的两端之间。

进一步的，当所述控制器判断进入光照区时，所述控制器控制所述第一MOS管和所述第二MOS管交替导通；该控制器通过控制该第一MOS管的占空比调节母线电压，通过控制该第二MOS管的占空比调节蓄电池充电电流。

本发明拓扑电路在半桥拓扑的基础上，将后级反向绕组拆开形成两个端口，一个街道母线端，另一个接到电池端。在第一MOS管开通过程中，输入端为母线输出提供能量；在第二MOS管开通过程中，输入端电流为蓄电池充电。

进一步的，所述电池端口模块包括串接于所述第三电感两端之间的第三薄膜电容和第三二极管，所述第三二极管和所述第三薄膜电容的中间点与所述蓄电池端连接；所述电池端口模块还包括与所述第三二极管并接于所述第三电感和所述蓄电池端之间的第三MOS管，所述第三MOS管的栅极与所述控制器连接。

更进一步的，当所述控制器判断进入阴影区时，所述控制器控制所述第一MOS管和第二MOS管始终关断、所述第三MOS管周期性开关。

采用上述技术方案，通过设置第三MOS管，经过第三电感和第四电感为母线提供能量，实现在太阳能能量不足时蓄电池能够为母线负载提供能量。

更进一步的，所述电池端口模块还包括与第三二极管并接于所述第三电感和所述蓄电池端之间的反激吸收电路。所述反激吸收电路包括相互串接的第五电容和第五二极管，该第五二极管与所述第三二极管反向。

采用上述技术方案，增加反激吸收电路，这样，第三电感、第四电感、第四二极管和第七电感为光照区和阴影区功率变换的共用单元，一定程度降低了元器件的应用数量，提高了整机功率密度。

进一步的，所述变压器拓扑电路还包括接于所述太阳能阵输入端和所述一次侧输入模块之间的平波升压模块。

更进一步的，所述平波升压模块包括第六二极管以及依次串接于所述太阳能阵输入端的正、负极之间的第六电感、第二电感和第六电容，所述第六二极管接于所述第一电容与所述第六电感和所述第二电感的中间点之间。

采用平波升压模块，可以降低太阳能端口输入电流纹波，提高太阳能电池功率利用率。

进一步的，所述第一MOS管和所述第二MOS管的中间点与所述第一电容和所述第二电容的中间点之间还接有与所述第一电感串接的第七电容。

与第一电感串联一个电容，起到防止变压器偏磁作用。

进一步的，所述第一电容和所述第二电容的电容值相等。