[发明专利]一种软开关型双向BUCK-BOOST变换器

说明书

本发明提供了一种软开关型双向BUCK－BOOST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管实现软开关。本发明提供的软开关型双向BUCK－BOOST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BUCK－BOOST变换器，本发明所提供的软开关型双向BUCK－BOOST变换器的损耗更低，系统成本更低。

技术领域

本发明属于BUCK-BOOST变换器技术领域，尤其涉及一种软开关型双向BUCK-BOOST变换器。

背景技术

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

双向BUCK-BOOST变换器在升压或降压过程中需要对开关管的通断进行控制，开关管工作状态有两种：断开状态和导通状态。断开状态时，流过开关的电流为0，虽然开关两端电压不为0，但P＝UI＝0，所以不消耗功率。导通状态时，开关上流过电流，但开关两端电压接近0，因此会有导通损耗。但实际上开关器件开关时还会有一个过渡状态，这会导致开关损耗。而且开关损耗与开关频率成正比。开关损耗包括开通损耗和关断损耗。开通损耗产生的原因：开关管开通瞬间开关器件两端的电压在降低的同时，流过开关管的电流从0开始上升，因此在开关管上产生电压电流交叠现象，从而产生开通功率损耗；关断损耗产生的原因：开关管关断瞬间流过开关器件两端的电流在降低的同时，开关管两端的电压开始上升，因此在开关管上产生电压电流交叠现象，从而产生关断功率损耗。

因此，在实际应用当中，开关器件的开关损耗成为限制功率变换器提升功率密度和降低损耗的主要原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种软开关型双向BUCK-BOOST变换器，旨在解决现有技术中非隔离型双向BUCK-BOOST变换器的开关管均工作在硬开关状态，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，本发明提供了一种软开关型双向BUCK-BOOST变换器，包括：主电路和辅助电路；其中，

所述主电路包括第一端口、第二端口、第一开关管、第二开关管和第一电感；所述第一开关管的第一端连接于所述第一端口的正极，所述第二开关管的第二端连接于所述第一端口的负极、以及所述第二端口的负极，所述第一电感的第一端连接于所述第一开关管的第二端、以及所述第二开关管的第一端；所述辅助电路包括第一电容、第二电容、第三开关管、第四开关管、二极管、变压器和第二电感；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、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变压器，所述第三开关管的第一端、以及所述二极管的负极连接于所述第一端口的正极，所述第三开关管的第二端、以及所述二极管的正极连接于所述变压器，所述第四开关管的第一端连接于所述变压器，所述第四开关管的第二端连接于所述第一端口的负极、以及所述第二端口的负极。

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、以及所述第四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三开关管的第二端，所述原边绕组的第三端连接于所述第四开关管的第一端，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第一端口的负极、以及所述第二端口的负极。