[发明专利]一种隔离型Boost双半桥DC‑DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流微电网技术领域，具体为一种隔离型Boost双半桥DC-DC变换器。

背景技术

随着分布式电源如太阳电池、燃料电池、风力机、燃气轮机和沼气发电等的发展，微网应运而生，它是一种有效利用分布式电源的配电形式。相比交流微网，直流微网由于更加方便于分布式电源的接入，且不存在分布式电源间的同步和无功功率流动等问题，更加高效节能，逐渐引起了更多国内外学者的关注。其中，直流功率变换器(DC-DC)在直流微网系统中起着至关重要的作用，其作为接口电路不仅实现了微网与大电网之间的能量流动，分布式电源和储能单元的并网接入，也实现了不同类型和不同电压等级负载的接入。

应用最广泛的就是谐振软开关直流变换器，直至今日，关于其拓扑衍生、控制方法、参数优化、应用场景的研究还在继续进行中。谐振软开关直流变换器的最大优点在于其谐振腔单元的谐振作用令谐振电流工作在全正弦波或近似全正弦波形态下，电路中的所有功率开关器件均能够实现软开关，大幅抑制了高速开关带来的损耗，实现高效率、高功率密度、低电磁干扰变换等效果。

但新能源形式的直流输入电压一般较低，需要在其输出侧额外增加一级升压装置，以满足不同电压等级负载的要求。两级DC-DC变换不仅增大了系统体积，不满足系统高功率密度要求，还会影响整体转换效率，不利于直流微电网的高效率高功率密度发展目标。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种隔离型Boost双半桥DC-DC变换器，该变换器可应用于包含储能系统的直流微电网、新能源发电及电动汽车等领域，通过集成Boost升压功能，有效拓宽了变换器输入电压变化范围，可在全负载范围内实现原边各开关管的零电压开通(ZVS turn-on)及副边整流二极管的零电流开通(ZCS turn-on)和零电流关断(ZCS turn-off)，极大地减小了导通损耗。此外，Boost升压电路不需要额外的有源开关管器件，构造简单。该变换器具有功率密度大、效率高等特点，且模块化设计，易于并联运行，适合高功率应用场合。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种隔离型Boost双半桥DC-DC变换器，包括一个Boost升压电路、两个电压型半桥、两个谐振腔及一个全桥整流电路，Boost升压电路由输入电感、带中心抽头的第一变压器和第一整流二极管、第二整流二极管构成，其中第一变压器由谐振变换器原本存在的开关管所激励，不需要额外的有源开关器件，该升压电路结构简单，故不需要增加额外的控制电路；第一变压器原边跨接在两个半桥桥臂中点a、b之间，在二次侧感应出的电压经第一整流二极管、第二整流二极管后，再与变换器输入电压V_in串联达到Boost升压电路提升电压的作用，这种连接方式通过整合Boost电路实现了两级向一级DC/DC变换环节的整合，且该Boost升压电路不需要额外的控制电路，控制简单，变换器效率和功率密度进一步提高，两个电压型半桥分别构成并联连接的模块A和模块B，且两模块各桥臂输出分别连接由电感L_x、电容C_x及变压器T_x(x＝a,b)构成的谐振腔；第二变压器、第三变压器的二次侧绕组并联连接于全桥整流电路的输入端，经第三整流二极管至第六整流二极管整流后供电给负载；该变换器采用定频移相控制，两个半桥间存在移相角该移相角可在[0,180°]间变化，的具体数值取决于变换器所需要Boost提升的电压值。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)全负载范围内实现原边各开关管的零电压开通及副边整流二极管的零电流开通和零电流关断，极大地减小了导通损耗。

(2)该变换器集成Boost升压功能，将两级变换环节减少为一级，提高了转换效率。

(3)Boost升压电路由变换器原本存在的开关管所激励，不需要额外的有源开关器件，结构简单，不需要增加额外的控制电路。

(4)采用定频移相控制，移相角可在[0,180°]间变化，其具体数值取决于变换器所需要Boost提升的电压值。

(5)单级DC/DC变换采用了集中控制，具有电压增益高、功率密度大、效率高等特点。

(6)模块化设计，易于并联运行，适合高功率应用场合。

附图说明

图1是本发明变换器的结构示意图。

图2是变换器相应的工作模态图。