[实用新型]一种混合双有源桥和非隔离直直电路的双向直流变换器

说明书

本实用新型公开一种混合双有源桥和非隔离直直电路的双向直流变换器。采用两种模组，定义为类型Ⅰ模组和类型Ⅱ模组，通过将这些模组的一个端口串联，而另一个端口并联组成功率等级和电压等级更高双向直流变换器。二种模组的使用个数不限，但每种至少1个。其中，类型Ⅰ模组由一个双有源桥电路和一个非隔离直直电路级联构成；类型Ⅱ模组由一个双有源桥电路构成。本实用新型的双向直流变换器，能够通过对所有类型Ⅰ模组中非隔离直直电路的自由控制，改善所有双有源桥的运行特性，提升或改善整体双向直流变换器的效率与控制性能。

技术领域

本实用新型属于电力电子应用领域，涉及直流电网和双向直流变换器，特别涉及一种混合双有源桥和非隔离直直电路的双向直流变换器。

背景技术

双向直流变换器作为直流电网中，实现电压变换的重要组成设备，获得了越来越多直流电网领域学者们的关注。为实现中/高压至低压的变换，受开关管器件应力和成本的影响，该类应用的双向直流变换器多采用多个模组输入串联输出并联的结构，即ISOP结构，模组则一般采用基于双有源桥和基于LC谐振技术的隔离型直直电路。其中，双有源桥电路，也被称为DAB电路，相比该电路，基于LC谐振技术的隔离型直直电路，由于其能够实现所有开关管的软开通和软关断，所以工作效率将高于DAB电路结构。然而，基于LC谐振技术的隔离型直直电路受到其开关频率和谐振频率关系的限制，一般不宜实现较好的电压或电流闭环控制。

为解决DAB电路的运行效率低等问题，有学者提出了在其前级级联一个半桥电路的方案，将所有半桥电路的前级进行串联，这样基于DAB电路的所有模组均变为两级结构。所有模组都可以通过对前级半桥电路的控制实现对DAB电路前级电压的控制，改善DAB电路的运行状态。但该方案由于给所有模组都增加一个半桥电路，在不改变开关管电压应力的情况下，增加了整体双向直流变换器的体积、成本和损耗。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种混合双有源桥和非隔离直直电路的双向直流变换器，可以有效改善DAB电路模组的运行特性，使得其两侧电压匹配。同时，相比全部采用两级电路结构的方案，能够减少开关器件的使用个数，降低双向直流变换器的成本和损耗。

为了达成上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种混合双有源桥和非隔离直直电路的双向直流变换器，其特征在于：

所述双向直流变换器由两种模组组成，分别定义为类型Ⅰ模组与类型Ⅱ模组，每种模组至少采用1个；将所有两种类型模组的一个端口，即串联侧端口，串联后作为双向直流变换器的第一端口，该端口的直流输入正极直接接入中/高压直流电网的正极，负极接入中/高压直流电网的负极；将所有两种类型模组的另一个端口，即并联侧端口，通过并联形成双向直流变换器的第二端口，该端口连接负载或者连接直流母线；其中，所述类型Ⅰ模组至少包含一个双有源桥电路和一个非隔离直直电路；所述类型Ⅱ模组仅包含双有源桥电路。

所述非隔离直直电路为boost半桥电路或boost全桥电路。

所述双有源桥电路，包含八个含有反并联二极管的全控型开关器件，一个二绕组高频变压器，一个高频电感和两个电容；八个含有反并联二极管的全控型开关器件中，将每四个开关器件为一组，两两正向串联再并联，构成二个含有二个桥臂的全桥电路结构；二个全桥电路并联桥臂两端再分别并联一个电容，构成双有源桥电路的两个直流端口；二个全桥电路的二桥臂中点分别连接高频变压器的一个绕组，高频电感串联在高频变压器其中一个绕组和全桥电路桥臂中点之间。

所述boost半桥电路包含一个电感、一个电容和二个含有反并联二极管的全控型开关器件；所述boost半桥电路连接方式如下：所述二个全控型开关器件经正向串联构成只有一个桥臂的半桥电路，该半桥电路与电容并联后形成非隔离直直电路的一个端口；半桥电路的中点连接电感后同半桥正极或负极构成非隔离直直电路的另一个端口。