[发明专利]隔离型三端口双向DC/DC变换器

权利要求书

1.一种隔离型三端口双向DC/DC变换器，其特征在于：包括三绕组变压器，所述的三绕组变压器将三个独立绕组套装在同一个磁芯上，取电流型全桥单元或电流型半桥单元与三绕组变压器的一个端口相连，取电压型全桥单元、电压型半桥单元、升压型半桥单元以及串联谐振型全桥单元中的任意两个相同或不同的电压型基本拓扑单元分别与三绕组变压器的另外两个绕组端口相连，构成基于移相控制的三端口双向DC/DC变换器；

所述的电流型全桥单元由两个桥臂对并联组成，每个桥臂对由两个开关器件串联组成，四个开关器件由MOSFET或IGBT串联二极管构成，均单向导通，关断时双向截止，在两个桥臂对中点间并联一个高频电容，桥臂对中点为输出端，并联结点为输入端；

所述的电流型半桥单元由两个桥臂对并联组成，每一桥臂对是由一个电感和一个单向导通关断时双向截止的开关器件构成，每个开关器件由MOSFET或IGBT串联二极管构成，两个桥臂对中点间并联一个高频电容，桥臂对中点为输出端，并联结点为输入端；

所述的电压型全桥单元由两个桥臂对并联组成，每个桥臂对由两个开关串联组成，桥臂对中点为输出端，并联结点为输入端，输入端并联电容C_in1；

所述的电压型半桥单元由一个开关桥臂对和一个电容桥臂对并联组成，开关桥臂对由两个开关串联组成，电容桥臂对由两个电容串联组成，桥臂对中点为输出端，并联结点为输入端；

所述的升压型半桥单元包括一个开关桥臂对和一个电容桥臂对，开关桥臂对由两个开关串联组成，电容桥臂对由两个电容串联组成，并将Boost电感的一端与所述开关桥臂对的中点相连，电感的另一端与下桥臂的公共端作为输入端，两桥臂对的中点作为输出端；

所述的串联谐振全桥单元包括两个开关桥臂对，每个桥臂对由两个开关串联组成，前桥臂对的中点与谐振电容的一端相连，谐振电容的另一端与后桥臂对的中点构成输出端，两桥臂对的并联接点作为输入端，输入端并联电容C_in1；

所述的电流型基本拓扑单元与电压型基本拓扑单元之间通过移相控制进行功率传输时，由高频电容和移相电感充当能量缓冲单元，其中，所述的移相电感是指变压器的漏感或者是由变压器的漏感以及变压器绕组侧外串的电感构成，电压型基本拓扑单元与电压型基本拓扑单元之间通过移相控制进行功率传输时，其能量缓冲单元为移相电感。

2.根据权利要求1所述的一种隔离型三端口双向DC/DC变换器，其特征在于：它是由一个电流型全桥单元、第一电压型全桥单元和第二电压型全桥单元通过三绕组变压器耦合而成；

在所述的电流型全桥单元中，包括直流输入源U_pv、第一输入电容C_in1、第一输入电感L_in1、第一至第四开关管S₁-S₄、第一至第四二极管D₁-D₄以及高频电容C₁；直流输入源U_pv的正极分别与第一输入电容C_in1的第一端以及第一输入电感L_in1的第一端相连，直流输入源U_pv的负极与第一输入电容C_in1的第二端相连；第一开关管S₁的源极与第一二极管D₁的阳极相连，第一二极管D₁的阴极与第二开关管S₂的漏极相连，第二开关管S₂的源极与第二二极管D₂的阳极相连，由此构成第一桥臂，耦合点a为第一桥臂中点；高频电容C₁的第一端连接耦合点a；第三开关管S₃的源极与第三二极管D₃的阳极相连，第三二极管D₃的阴极与第四开关管S₄的漏极相连，第四开关管S₄的源极与第四二极管D₄的阳极相连，由此构成第二桥臂，耦合点b为第二桥臂中点；高频电容C₁的第二端连接耦合点b；第一输入电感L_in1的第二端连接第一桥臂中第一开关管S₁的漏极以及第二桥臂中第三开关管S₃的漏极；第一输入电容C_in1的第二端分别与第一桥臂中第二二极管D₂的阴极以及第二桥臂中第四二极管D₄的阴极相连；第一桥臂中点a、第二桥臂中点b分别与耦合变压器的绕组N₁两端连接；

在所述的第一电压型全桥单元中，包括直流输入源U_bat、第二输入电容C_in2以及第五至第八开关管S₅-S₈；第五开关管S₅的源极与第六开关管S₆的漏极相连，构成第一桥臂，耦合点c为第一桥臂中点；第七开关管S₇的源极与第八开关管S₈的漏极相连，构成第二桥臂，耦合点d为第二桥臂中点；第二输入电容C_in2的第一端连接直流输入源U_bat的正极、第一桥臂中第五开关管S₅的漏极以及第二桥臂中第七开关管S₇的漏极；第二输入电容C_in2的第二端分别与直流输入源U_bat的负极、第一桥臂中第六开关管S₆的源极以及第二桥臂中第八开关管S₈的源极相连；第一桥臂中点c、第二桥臂中点d分别与耦合变压器的绕组N₂两端连接；

在所述的第二电压型全桥单元中，还包括第九至第十二开关管S₉-S₁₂、输出电容C_o以及负载R_L；第九开关管S₉的源极与第十开关管S₁₀的漏极相连，构成第一桥臂，耦合点e为第一桥臂中点；第十一开关管S₁₁的源极与第十二开关管S₁₂的漏极相连，构成第二桥臂，耦合点f为第二桥臂中点；输出电容C_o的第一端连接负载R_L的第一端、第一桥臂中第九开关管S₉的漏极以及第二桥臂中第十一开关管S₁₁的漏极；输出电容C_o的第二端分别与负载R_L的第二端、第一桥臂中第十开关管S₁₀的源极以及第二桥臂中第十二开关管S₁₂的源极相连；第一桥臂中点e、第二桥臂中点f分别与耦合变压器的绕组N₃两端连接。