[发明专利]双向DC-DC转换器

说明书

本发明涉及一种双向DC‑DC转换器(100)，包括：第一端子(101)、第二端子(103)、变压器电路(105)、连接到所述第一端子(101)的高压侧电路(107)以及连接到所述第二端子(103)的低压侧电路(109)；其中所述高压侧电路(107)和所述低压侧电路(109)通过所述变压器电路(105)彼此连接，以及所述高压侧电路(107)包括连接于所述高压侧电路(107)的第一电桥电路(113)与所述变压器电路(105)的高压侧之间的谐振槽电路(111)。此外，本发明还涉及一种包括至少两个这种双向DC‑DC转换器的系统。

技术领域

本发明涉及双向DC-DC转换器。此外，本发明还涉及一种包括至少两个这种双向DC-DC转换器的系统。

背景技术

隔离双向直流-直流(Direct Current-Direct Current，DC-DC)转换器(IsolatedBidirectional Direct Current-Direct Current Converter，IBDC)的发展趋势是极高效能、高功率密度且低成本的宽输入-宽输出(Wide Input–Wide Output，WIWO)电压。谐振DC-DC转换器由于具有实现软切换(零电压切换(Zero Voltage Switching，ZVS)和零电流切换(Zero Current Switching，ZCS))的固有特征，因而是实现高效能的适用技术。此外，在这些电路中可能提高切换频率以便减少无功分量的大小。

现今行业中发现的通用并广泛使用的双向DC-DC转换器是双有源电桥(DualActive Bridge，DAB)和谐振转换器，因为它们能够实现高效能。

然而，常规谐振转换器在双向操作(即，正向和反向模式)方面仍然存在缺点，例如，主要是反向操作模式下的电压增益特性。此外，如果要使用现有技术，那么输出滤波器的低压侧的高交流电导致滤波器的高功率损耗和大体积。

根据常规方案，使用所描述的双向拓扑电路，低压侧谐振器件上的电流应力较高且折中了转换器的效能。

另外，根据常规方案，使用所描述的双向拓扑电路不可能实现WIWO电压和高效能。而且，很难获得有源器件数目减少的新拓扑电路(受控半导体)，这些电路要求双向能量转换系统的高可靠性和性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种缓解或解决常规方案的缺点和问题的概念。

本发明的另一目的是提供一种用于供电系统中的WIWO电压应用的双向转换器。

根据本发明的第一方面，使用双向DC-DC转换器实现上述及其它目的，所述双向DC-DC转换器包括：

第一终端电路，

第二终端电路，

变压器电路，

连接到所述第一终端电路的高压侧电路，以及

连接到所述第二终端电路的低压侧电路；其中：

所述高压侧电路和所述低压侧电路通过所述变压器电路彼此连接，以及

所述高压侧电路包括连接于所述高压侧电路的第一电桥电路与所述变压器电路的高压侧之间的谐振槽电路。

根据所述第一方面的一实施形式，现有转换器的电桥电路可包括有源开关。

使用根据本发明实施例的转换器，由于至少以下几点，可实现输入和输出电压的极高变化、调压的窄频变化、高效能、高功率密度和低成本。由于将谐振槽置于高压侧，当前转换器具有简化的且更高效的布局。这也将减小电流应力并因此减少所述转换器的损耗。

此外，所述转换器的所述低压侧中不需要储能元件，以便获得ZVS。本发明的实施例可在所述转换器的两个方向提供ZVS和ZCS。