[实用新型]多相双向谐振变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及变换器领域，更具体地说，涉及一种多相双向谐振变换器。

背景技术

随着电动汽车及自动化行业的不断发展，越来越多应用场合要求实现双向能量传输。双向能量传输可由两个单向的功率变换器来实现，但是这种方式不仅功率密度低而且可靠性低，因此双向功率变换器应运而生。

相比于传统单向功率变换器，双向功率变换器虽然提高了功率密度，但是其效率等特性却会有所下降。基于此，实现高效率、高功率密度的双向功率变换器是当今电源行业所研究的重点之一。

如图1所示，是现有的降压/升压(Buck/Boost)变换器的电路拓扑图，该降压/升压变换器在降压时采用降压(Buck)拓扑，即开关管Q2保持关断，由PWM(plus width modulation，脉宽调制)波驱动的开关管Q1、电感L1、电容C2将电压V₁降压为电压V₂输出；在升压时采用升压(Boost)拓扑，即开关管Q1保持导通，由PWM波驱动的开关管Q2、电感L1、电容C2将电压V₂升压为电压V₁输出。该降压/升压变换器虽然可以实现双向的能量传输，但是这种变换器属于非隔离变换器，并且其单向只能实现升压或者降压中的一种，无法在单向上既实现降压又实现升压，应用场合较为局限。

此外，上述变换器拓扑在输入功率变大时，需要并联MOS(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)管来降低导通损耗。然而，随着输出功率的增加，其输出纹波也会增加，因此在汽车电子等领域并联MOS管无法满足高可靠性的需求。

如图2所示，是现有两级双向变换器的电路拓扑图。两级双向变换器的其中第一级为降压/升压(Buck/Boost)非隔离结构(包括电感L1、开关管Q1、Q2、电容C3)，第二级为隔离结构(包括隔离变换器)。两级双向变换器的降压/升压通常由Buck/Boost非隔离结构级实现。但该双向变换器由于采用两级结构，因此其体积较大，不利于功率密度的提升。

此外，该变换器拓扑经过第一级的升压后，第二级的输入MOS管会难以选择，造成成本增加。并且上述第一级结构也会造成较复杂的EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述双向变换器存在电磁干扰、可靠性不高的问题，提供一种多相双向谐振变换器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种多相双向谐振变换器，包括控制单元以及并联连接在第一外接端子和第二外接端子之间的n条变流支路，且每一所述变流支路包括依次连接的第一变换单元、正向谐振电路、反向谐振电路、变压器和第二变换单元，所述n为大于或等于2的整数；所述控制单元分别与所述n条变流支路的第一变换单元以及第二变换单元连接并输出脉冲宽度调制信号，且n个脉冲宽度调制信号之间的相位差依次为360/n度。

在本实用新型所述的多相双向谐振变换器中，所述第一变换单元由第一斩波电路构成，且所述第一斩波电路包括多个开关管；所述第二变换单元由第二斩波电路构成，且所述第二斩波电路包括多个开关管；所述第一斩波电路和所述第二斩波电路的开关管的控制端分别连接到所述控制单元。

在本实用新型所述的多相双向谐振变换器中，所述正向谐振电路和反向谐振电路共用一个第一电感，所述正向谐振电路由一个第一电容及第一电感构成，所述反向谐振电路由一个第二电感、一个第二电容及第一电感构成；所述第一电容、第二电容和第二电感串联连接在第一斩波电路的第一接线端与变压器的第一侧绕组的第一接线端之间；所述第一电感的第一端连接到第一电容与第二电容的连接点，所述第一电感的第二端直接连接到第一斩波电路的第二接线端以及所述变压器第一侧绕组的第二接线端。

在本实用新型所述的多相双向谐振变换器中，在能量由第一外接端子流向第二外接端子时，所述第一斩波电路的斩波频率大于：

其中，C_m为第一电容的容值，L_m为第一电感的电感量。

在本实用新型所述的多相双向谐振变换器中，在能量由第二外接端子流向第一外接端子时，所述第二斩波电路的斩波频率大于：

其中，C_r为第二电容的容值，L_r为第二电感的电感量，L_m为第一电感的电感量。