[发明专利]一种双向软开关DC-AC变换器

说明书

本发明提供了一种双向软开关DC－AC变换器，包括主电路，用于实现功率的双向流动；辅助电路，连接于主电路，用于使主电路的开关管和辅助电路的开关实现软开关。本发明提供的软开关型双向DC－AC变换器中通过设计辅助电路，能够使所有半导体器件均实现软开关，降低半导体器件的损耗；进一步可以允许使用更低载流量的开关管和散热系统，同时可以提高工作频率以降低功率电感的感量和滤波电容的容值。相较于传统双向DC－AC变换器，本发明所提供的软开关型双向DC－AC变换器的损耗更低，系统成本更低。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种双向软开关DC-AC变换器。

背景技术

双向DC-AC变换器可用于直流电压与交流电压的双向变换，能够实现交直流侧功率流的双向流动，随着光伏技术和储能技术的发展，双向DC-AC变换器技术的研究得到了广泛的关注。

传统DC-AC变换器中，其开关管和二极管均存在可观的开关损耗，这对提升开关频率以及降低系统成本具有很大的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种双向软开关DC-AC变换器，旨在解决传统DC-AC变换器的开关管工作在硬开关状态，具有较大开关损耗的问题，同时也限制了功率变换器的功率密度的提升和成本的降低。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双向软开关DC-AC变换器，包括：主电路和辅助电路，其中，

所述主电路包括直流侧、交流侧、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感，所述第一开关管的第一端、以及所述第三开关管的第一端连接于所述直流侧的正极，所述第二开关管的第二端、以及所述第四开关管的第二端连接于所述直流侧的负极，所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端连接于所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端连接于所述交流侧的第一端，所述第三开关管的第二端、以及所述第四开关管的第一端连接于所述交流侧的第二端；

所述辅助电路包括第五开关管、第六开关管、第一电容、第二电容、第二电感、第一二极管和第一变压器，其中，所述第一电容并联连接于所述第一开关管的第一端和第二端之间，所述第二电容并联连接于所述第二开关管的第一端和第二端之间，所述第一开关管的第二端、以及所述第二开关管的第一端连接于所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接于所述第一变压器，所述第五开关管的第一端、以及所述二极管的负极连接于所述直流侧的正极，所述第五开关管的第二端、以及所述二极管的正极连接于所述第一变压器，所述第六开关管的第一端连接于所述第一变压器，所述第六开关管的第二端连接于所述直流侧的负极。

进一步地，所述第一开关管的第一端和第二端之间、所述第二开关管的第一端和第二端之间、所述第三开关管的第一端和第二端之间、所述第四开关管的第一端和第二端之间、所述第五开关管的第一端和第二端之间以及所述第六开关管的第一端和第二端之间均连接有反并联二极管。

进一步地，所述第一变压器包括原边绕组和副边绕组；其中，

所述第二电感的第二端连接于所述原边绕组的第二端，所述原边绕组的第一端连接于所述第五开关管的第二端，所述原边绕组的第三端连接于所述第六开关管的第一端，所述副边绕组的第一端连接于所述二极管的正极，所述副边绕组的第二端连接于所述直流侧的负极。

进一步地，所述辅助电路还包括第五电容、第六电容、第七开关管、第八开关管、第二二极管、第三电感和第二变压器，所述第五电容并联连接于所述第三开关管的第一端和第二端之间，所述第六电容并联连接于所述第四开关管的第一端和第二端之间，所述第七开关管的第一端、以及所述第二二极管的负极连接于所述直流侧的正极，所述第七开关管的第二端、以及所述第二二极管的正极连接于所述第二变压器，所述第八开关管的第一端连接于所述第二变压器，所述第八开关管的第二端连接于所述直流侧的负极，所述第三电感的第一端连接于所述第三开关管的第二端和所述第四开关管的第一端之间，所述第三电感的第二端连接于所述第二变压器。