[发明专利]双向DC-DC变流器及其控制方法

说明书

一种具有到AC电力的中间转换的双向DC‑DC变流器(1)包括：DC‑AC转换电路(10)，使用多个MOSFET(Q11‑Q14)；以及AC‑DC转换电路(11)，使用多个功率二极管(D11‑D14)；变压器(T)，将第一绕组(W1)和第二绕组(W2)磁耦合，其中在一种布置中，第一绕组(W1)被电连接在DC‑AC转换电路(10)的AC端子(10ac)之间并且被电连接在AC‑DC转换电路(11)的AC端子(11ac)之间，以使得：通过DC‑AC转换电路(10)的操作而从中间转换产生的AC电力由变压器(T)在从第一绕组(W1)到第二绕组(W2)的正向方向上传递，并且AC‑DC转换电路(11)将在从第二绕组(W2)到第一绕组(W1)的反向方向上传递的AC电力转换为DC电力；一对开关(Qa1、Qb1)，其中该一对开关中的一个开关被串联插入在DC‑AC转换电路(10)和AC‑DC转换电路(11)的相应DC端子之间，并且该一对开关中的另一开关被串联插入在DC‑AC转换电路(10)和AC‑DC转换电路(11)的另一相应DC端子之间；以及控制器(12)，适用于闭合该对开关(Qa1、Qb1)以使得AC‑DC转换电路(11)的多个功率二极管(D11‑D14)当AC电力在正向方向上传递时被反向偏置，并且所述控制器适用于当AC电力在反向方向上传递时关断该对开关(Qa1、Qb1)。

技术领域

本发明涉及DC电力输入到DC电力输出的转换，更具体地，本发明涉及具有到AC电力的中间转换的双向DC-DC电力转换。

背景技术

由于对减少CO₂排放并且提高车辆的燃料效率的需求，电动车辆(EV)正在快速发展。通常，EV包括用于驱动电动机并且用于将电力供应到安装在车辆上的电子器件的至少一个车载电池。

近来，存在对EV充电器的双向电力传输的需求。除了通过从电网供应的电力对车载电池进行充电之外，还可期望将电力从车载电池传输到各种电器，诸如电网、家庭或另一EV的车载电池。例如，车载电池可以表现为将电力从EV直接供应到电器的紧急电源。

在Fully Soft-switched Bidirectional Resonant DC-DC Converter with ANew CLLC Tank,Wei Chen et al,Applied Power Electronics Conference andExposition(APEC),2010 Twenty-fifth Annual IEEE,21-25 February,2010中公开了一种双向DC-DC变流器。双向DC-DC变流器具有两个H桥变流器，其AC端子分别与变压器的初级绕组和次级绕组连接。H桥中的任一个H桥被主动控制，并且另外一个H桥由于仅反并联二极管导通而不受控制，从而DC电力可以以双向方式传递。由于利用MOSFET来实施，因此在MOSFET被用作针对正向电力传输的输入端口逆变器件时可实现软开关技术，因为MOSFET的开关损耗和导通损耗比IGBT更低。然而，MOSFET的体二极管(body diode)被用作针对反向电力传输的输出端口整流器，由于相对慢的反向恢复速度以及相对高的反向恢复电流或反向恢复电荷从而导致相对高的反向恢复损耗，MOSFET的体二极管的反向恢复特性通常不够理想。此外，体二极管的较慢的反向恢复特性可能会劣化DC-DC变流器的软开关操作状况。

发明内容