[发明专利]一种高转换效率的双向直流变换器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域，具体涉及一种高转换效率的双向直流变换器。

背景技术

随着能源过度消耗以及环境污染等问题的日益突出，电动汽车得到了大力的推广和普及；电动汽车用电替代传统的汽油作为能源，具有很高的经济效益和环境效益。但是电动汽车的行驶里程较短一直制约着其发展，影响行驶里程的关键因素之一在于电动汽车中普遍使用的双向变换器转换效率偏低。

在电动汽车中所使用的双向变换器典型特点是：高压端的电压比较高，一般是300V400V，电流较小；低压端一般为蓄电池充电，电压一般为12V48V，电流较大。现有的双向变换器一般采用非隔离型、半桥、推挽拓扑，存在以下问题：

1、双向变换器的自身损耗过大，转换效率低；

2、没有隔离，存在安全隐患；

3、开关管的耐压过高，成本增加，性能不够稳定；

4、推挽结构中变压器的偏磁问题严重，电路工作可靠性低；

5、变压器初级侧电路具有很高的效率，但是次级侧电路的损耗较大，致使整体效率偏低；

6、只在充电模式下具有很高的效率，但是在放电模式下效率偏低；

7、模拟控制器件多、连接复杂，且易受环境影响。

发明内容

本发明的目的在于解决现有双向变换器转换效率低、成本高、可靠性低等缺陷，提出了一种高转换效率的双向直流变换器，该变换器两端均采用全桥拓扑，充电和放电均采用移相全桥控制和同步整流控制相结合，采用高性能的数字信号控制器DSC进行控制，使变换器具有很高的效率和可靠性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括高压端、低压端、高压端整流电路、低压端整理电路、DSC以及变压器；其中，高压端与高压端整流电路相连，低压端与低压端整流电路相连，高压端整流电路通过变压器与低压端整理电路相连；DSC的输入端通过采样电路与高压端和低压端相连；DSC的控制输出端上连接有带有若干PWM输出端的驱动电路，驱动电路的PWM输出端与高压端整流电路和低压端整流电路的控制端相连。

所述的高压端整流电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、高压端电解电容以及负载；其中，第一MOS管的漏极和第三MOS管的漏极均与高压端的正极相连，第二MOS管的源极和第四MOS管的源极均接地；第一MOS管的源极与第二MOS管的漏极相连，第三MOS管的源极与第四MOS管的漏极相连；驱动电路的第一PWM输出端与第一MOS管的栅极相连，第二PWM输出端与第二MOS管的栅极相连，第三PWM输出端与第三MOS管的栅极相连，第四PWM输出端与第四MOS管的栅极相连；负载的一端和高压端电解电容的正极均与高压端的正极相连，负载的另一端以及高压端电解电容的负极均接地；

第一MOS管的漏极与源极上并联有第一二极管，且第一二极管的阳极与第一MOS管的源极相连，阴极与第一MOS管的漏极相连，第一二极管的两端还并联有第一电容；第二MOS管的漏极与源极上并联有第二二极管，且第二二极管的阳极与第二MOS管的源极相连，阴极与第二MOS管的漏极相连，第二二极管的两端还并联有第二电容；第三MOS管的漏极与源极上并联有第三二极管，且第三二极管的阳极与第三MOS管的源极相连，阴极与第三MOS管的漏极相连，第三二极管的两端还并联有第三电容；第四MOS管的漏极与源极上并联有第四二极管，且第四二极管的阳极与第四MOS管的源极相连，阴极与第四MOS管的漏极相连，第四二极管的两端还并联有第四电容。

所述的低压端整流电路包括第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、低压端电解电容以及负载；其中，第五MOS管的漏极和第七MOS管的漏极均与低压端的正极相连，第六MOS管的源极和第八MOS管的源极均接地；第五MOS管的源极与第六MOS管的漏极相连，第七MOS管的源极与第八MOS管的漏极相连；驱动电路的第五PWM输出端与第五MOS管的栅极相连，第六PWM输出端与第六MOS管的栅极相连，第七PWM输出端与第七MOS管的栅极相连，第八PWM输出端与第八MOS管的栅极相连；低压端电解电容的正极与低压端的正极相连，低压端电解电容的负极均接地；