[发明专利]双向DC-DC谐振转换器

说明书

本发明涉及一种具有双向电压控制的双向DC‑DC谐振转换器(1)。谐振回路装置(RTD)具有限定初级谐振回路电压(Ua)的第一和第二初级谐振回路端子(a1、a2)和限定次级谐振回路电压(Ub)的第一和第二次级谐振回路端子(b1、b2)。谐振回路装置(RTD)包括在第一状态与第二状态之间配置转换器(1)的配置开关(RS)，在第一状态中，电力从次级转换器端子(TCb1、TCb2)传输到初级转换器端子(TCa1、TCa2)，并且在第二状态中，电力从初级转换器端子(TCa1、TCa2)传输到次级转换器端子(TCb1、TCb2)。在第一状态中以第一串联谐振频率(ω_res1)操作时的第一增益Gres1不同于在第二状态中以第二串联谐振频率(ω_res2)操作时的第二增益(Gres2)。

技术领域

本发明涉及一种具有双向电压控制的双向谐振转换器。更具体地，本发明涉及电气隔离(galvanic isolation)的双向转换器。

背景技术

DC-DC转换器通常用于将不受控制的输入DC电压转换为受控制的输出DC电压并且向负载提供受控制的输出DC电压。DC-DC转换器还提供输入侧与输出侧之间的电气隔离。

WO2011/074977描述了一种具有拥有变压器的谐振回路的谐振DC-DC转换器，其中切换装置被提供用于在星形配置与三角配置之间重新配置变压器的次级绕组。

还存在双向DC-DC转换器。这种双向DC-DC转换器可以用于不间断电源(UPS)以及可再生能源(诸如，太阳能、风力)的能量存储应用。

US 2011/0317452描述了一种切换损耗小(软)且电压电平双向受控制的双向DC-DC谐振转换器。这是通过在本公开的不同的转换器电路中增加电感器Lnew来实现的。这些电路的缺点是附加电感器Lnew将会增加功耗因此降低功率效率。

WO 2013/095161描述了一种LLC双向谐振转换器，包括：谐振回路；第一切换电路，经由第一电力管道连接到谐振回路；第二切换电路，经由第二电力管道连接到谐振回路；切换元件；以及至少一个可切换电感元件，当在第一操作模式中操作时其被切换元件设置为并联跨接第二电力管道并且当在第二操作模式中操作时其被切换元件设置为并联跨接第一电力管道。

本申请的图1a示出了WO 2013/095161的图5。在此，切换元件517在分别在图1b与图1c所示的状态之间切换谐振电路。在第一状态中，当电力从左侧传输到右侧时，谐振电路是通常已知的LLC谐振回路，并且在第二状态中，当电力从右侧传输到左侧时，谐振电路还是通常已知的LLC谐振回路。在此，假定变压比为1:1，对于图1a和图1c两者，增益(即，初级侧电压与次级侧电压之间的关系)对所有频率都将具有相同的增益。这可能成为应用后背电池的缺点，其中，取决于电池的或者放电，电池电压可能是不同的。

本发明的目的是提供一种双向DC-DC谐振转换器，其具体适于在可再生电力系统应用中对电池进行充电与放电。

本发明的目的是提供一种改进的双向DC-DC谐振转换器。对于所有类型的转换器，期望功率效率高(即，低损耗)，而且成本低。

发明内容

具体地，本发明的目的在于，当连接到转换器初级端子和次级端子的电压之间的最佳关系根据电力流向的方向变化时，改善双向DC-DC谐振转换器的功能。这通过在具有不同的谐振频率并且在它们相应的谐振频率处具有不同的DC增益的两个不同的谐振电路之间进行切换来完成。

根据本发明，这是通过双向DC-DC谐振转换器实现的，该双向DC-DC谐振转换器包含具有双向电压控制的双向DC-DC谐振转换器，该双向DC-DC谐振转换器包括：

-初级转换器端子，限定初级电压；

-次级转换器端子，限定次级电压；