[发明专利]双向DC-DC变换电路

说明书

本发明提供了一种双向DC‑DC变换电路，包括：交错并联变换模块、开关电容网络模块、第一耦合电感L₁、第二耦合电感L₂、低压侧滤波电容C_L、高压侧滤波电容C_H，所述交错并联变换模块和开关电容网络模块中的开关管根据外接的控制信号在开启和断开两种状态间切换，以使低压侧滤波电容C_L的两侧根据高压侧滤波电容C_H的两端连接的电压源输出相应的低电压值；或者高压侧滤波电容C_H的两侧根据低压侧滤波电容C_L的两端连接的电压源输出相应的高电压值。本发明可有效提高变换电路的变压比以及降低低压侧功率器件的电流应力和高压侧功率器件的电压应力，提高变换器的效率，实现了高变压比、高效率的双向DC‑DC变换。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及双向直流到直流DC-DC变换电路。

背景技术

双向直流到直流(Bi-directional DC-DC)变换电路，是一种将直流电能转换成另一种形式直流电能的技术，主要对电影、电流实现变换。它在可再生能源、电力系统、交通、航天航空、计算机等等控制领域得到广泛的应用。

以可再生能源中的应用为例，如何将这些可再生能源并网发电，变换为用户可以直接利用的电能，是分布式发电领域主要的研究方向。储能装置在分布式可再生能源并网发电系统中扮演至关重要的角色，为了解决储能装置并联时的低电压和并网所需高电压之间的电压水平不匹配问题，需要用到高电压增益型双向DC-DC储能变换器。传统的高电压增益电路拓扑主要包括高频隔离拓扑，开关电容或开关电感拓扑，耦合电感拓扑和基于电容、二极管的倍压拓扑等。

目前，针对隔离型双向DC-DC变换器的结构特点分别提出了一种新型零电压开关双向DC-DC变换器和单端正激带同步整流技术的双向DC-DC变换器，此类隔离型双向DC-DC变换器由于拓扑结构中变压器的存在，虽然能够实现大变换比的功能，但其体积和成本较大，且易出现磁饱和现象，因而在一些储能系统中并不适用。针对非隔离拓扑，提出一种非隔离双向直流变换器，该电路布引入了一个耦合电感后，消除了开关器件寄生体二极管的反向恢复问题，但改变换器并没有解决输入/输出电流纹波大的问题。同时，在非隔离变换器拓扑中，开关电容变换器由于具有重量轻、功率密度高等优点而被广泛采用。然而，开关电容充/放电过程中各功率器件上存在较大的电流冲击，为了解决这个问题，提出了一类升压型开关电容谐振变换器，以及基于开关电容的双向谐振变换器。上述方案，可以实现高电压增益和零电流软开关，但是，极大的输入电流纹波，使得这些拓扑仅适用于小功率应用场合。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双向DC-DC变换电路。

根据本发明提供的双向DC-DC变换电路，包括：交错并联变换模块、开关电容网络模块、第一耦合电感L₁、第二耦合电感L₂、低压侧滤波电容C_L、高压侧滤波电容C_H，所述第一耦合电感L₁、第二耦合电感L₂、低压侧滤波电容C_L的一端构成低压侧电源的正连接端，或者低电压的正输出端；所述低压侧滤波电容C_L的另一端构成低压侧电源的负连接端，或者低电压的负输出端；所述第一耦合电感L₁的另一端连接所述交错并联变换模块的第一端口的一端M₁，所述第二耦合电感L₂的另一端连接所述交错并联变换模块的第二端口的一端M₂；所述交错并联变换模块的第三端口与所述开关电容网络模块的第一端口相连，且所述交错并联变换模块的第一端口的另一端、所述交错并联变换模块的第二端口的另一端均接地；所述开关电容网络模块的第二端口的两端分别与高压侧滤波电容C_H的两端相连，且所述高压侧滤波电容C_H的两端构成高压侧电源的正、负连接端，或者构成高电压的正、负输出端；