[发明专利]一种隔离型三端口DC-DC变换器

说明书

本发明公开了一种隔离型三端口DC‑DC变换器，包括一个三绕组变压器、一个隔直电容、两个全桥电路、一个全波整流电路、两个LC谐振腔，两个LC谐振腔分别由第一谐振电感、第一谐振电容和第二谐振电感、第二谐振电容组成；直流母线侧绕组通过隔直电容、第一全桥电路与直流母线端口相连；高压电池侧绕组通过第一谐振电感、第一谐振电容及第二全桥电路与高压电池端口相连；低压电池侧绕组通过第二谐振电感、第二谐振电容及全波整流电路与低压电池端口相连。该隔离型三端口DC‑DC变换器采用三绕组结构，减少了整流二极管与变压器的数量，减小了功率损耗，提高了电路转换效率。

技术领域

本发明属于电动汽车车载充电器领域，具体为一种隔离型三端口DC-DC变换器。

背景技术

由于电动汽车充电器的使用减少了燃料的使用和温室气体的排放，电动汽车引起了人们的广泛关注。电动汽车充电器分为车载充电器和非车载充电器两种类型，并且支持功率单向或双向流动。非车载充电器由于不受大小和重量的限制，可以设计为高功率等级快速充电系统。非车载充电器的输入为380V交流电，输出为一定范围的直流电，充电功率从几十千瓦到上百千瓦，充电时间为10分钟。非车载充电器的直流快充系统对电网冲击大，会引起公共电网电压波动，产生谐波危害。对车载充电器的要求很严格，不仅需要效率高、成本低、体积尺寸小、重量轻，还要保证能够长时间的工作寿命，同时要保证安全、可靠的工作。由位于小区停车场、街边、超市、办公楼的交流充电桩提供220V、380V的交流电，车载充电机完成交直流充电，充电功率从1.5kW到20kW，充电时间为2-5小时。

目前，可再生能源系统正被大量接入电力系统中。由于可再生能源的间断性会引起发电的波动，急需其他能源(如电池能量存储系统)进行补偿。V2G的概念是由AmoryLovins在1995年提出的，特拉华大William Kempton教授对其进一步发展。带有V2G功能的的电动汽车双向充电系统支持电池能量注回到电网，电动汽车可以作为电网能量的缓冲，实现充分的功率转换，更好的维护电网稳定性和可靠性，同时为电动汽车车主带来收益。

一般来说，典型的功率单向流动的电动汽车车载充电器拓扑结构为直流母线经第一级DC-DC转换器给高压电池充电，高压电池再经第二级降压DC-DC转换器给低压电池充电，若两个DC-DC转换器全部采用全桥结构与全波整流桥结构，将一共使用8个可控功率开关管、8个整流二极管以及2个变压器，电路效率较低。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种隔离型三端口DC-DC变换器。该隔离型三端口DC-DC变换器可以工作在三种模式下：直流母线对高压电池和低压电池进行充电模式；高压电池对低压电池进行充电模式；高压电池给电网输送能量即V2G模式。

本发明的技术方案为：

一种隔离型三端口DC-DC变换器，包括通过三绕组变压器耦合到一起的直流母线端口电路、高压电池端口电路以及低压电池端口电路；

直流母线端口电路包括至少由开关管组成的第一全桥电路；

高压电池端口电路包括至少由开关管组成的第二全桥电路；

低压电池端口电路包括至少由开关管组成的第三全桥电路，或包括至少由二极管构成的全波整流电路；

所述隔离型三端口DC-DC变换器的工作模式为：

第一种，所述隔离型三端口DC-DC变换器工作在直流母线充电模式，功率从直流母线侧流向高压电池侧与低压电池侧，低压电池侧电路工作在LC串联谐振模式、高压电池侧电路工作在移相控制模式；

第二种，所述隔离型三端口DC-DC变换器工作在高压电池给低压电池充电模式，功率从高压电池侧流向低压电池侧，此时，隔离型三端口DC-DC变换器的工作的电路(也就是高压电池端口电路和低压电池端口电路)工作在对称型CLLC谐振模式；