[发明专利]一种电感储能型隔离式DC-DC变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电感储能型隔离式DC‑DC变换器及其控制方法，涉及电力电子与电力传动领域，所述电感储能型隔离式DC‑DC变换器包括一次侧回路、二次侧回路和控制器，且一次侧回路和二次侧回路之间连接有电感。本发明的电感储能型隔离式DC‑DC变换器利用半导体功率器件自身关断时的电气隔离特性，实现变换器输入输出间的隔离，通过电感存储电能，输入侧对电感进行充电，输出侧吸收电感能量，通过输入侧和输出侧功率半导体开关的分时开通，实现了能量的分时转移，结合半导体器件的开关特性，进而实现输入侧和输出侧的电气绝缘可实现输出电压和输入电压的电气绝缘，并能实现升降压变换，且无需使用隔离变压器。

技术领域

本发明涉及电力电子与电力传动领域，特别是涉及一种电感储能型隔离式DC-DC变换器及其控制方法。

背景技术

隔离式DC-DC变换器应用广泛，在手机充电器、车载充电器、电动汽车充电桩、电力电子变压器、模块化多电平变换器、数据中心、微电网、多变换器模块串并联组合系统、能量路由器等领域均有广泛应用。

通常，隔离式DC-DC变换器包括正激式DC-DC变换器、反激式DC-DC变换器、推挽式DC-DC变换器、半桥隔离式DC-DC变换器、全桥隔离式DC-DC变换器、LLC型隔离式DC-DC变换器等。随着技术的革新和研究的深入，多种隔离式DC-DC变换器应运而生，但所有隔离式变换器均具有隔离变压器。隔离变压器是隔离式电力电子变换器的核心器件。然而，作为无源元件的隔离式变压器，在电力电子变换器开关频率较低时，体积较大，且隔离变压器参数设计复杂，杂散参数众多，原理掌握相对困难，且大功率高频变压器磁材料加工设计困难，制约了隔离变压器的大容量发展步伐。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种电感储能型隔离式DC-DC变换器及其控制方法，无需使用隔离变压器即可实现输入侧和输出侧的电气隔离及升降压变换，具有设计及控制简单的优点。

本发明的技术方案是：

工作时，根据本发明的技术方案调整好线路，将待变换的一次侧直流电压源与第一电容并联接入电路，变换后的二次侧直流电压源与第二电容并联接入电路。工作状态1：控制器的第一控制模块控制第一功率半导体开关件和第三功率半导体开关件同时导通，一次侧直流电压加到电感上，并使电感电流幅值增大。工作状态2：第一控制模块控制第一功率半导体开关件和第三功率半导体开关件同时关断，第三控制模块控制第四功率半导体开关件和第六功率半导体开关件同时关断，第二控制模块控制第二功率半导体开关件导通，第四控制模块控制第五功率半导体开关件导通，电感电流流经第二功率半导体开关件和第五功率半导体开关件进行续流。工作状态3：第一控制模块控制第一功率半导体开关件和第三功率半导体开关件同时关断，第二控制模块控制第二功率半导体开关件导通，第三控制模块控制第四功率半导体开关件和第六功率半导体开关件同时导通，第四控制模块控制第五功率半导体开关件关断，电感电流经第四功率半导体开关件和第六功率半导体开关件并流入二次侧回路，电感电流幅值下降。本发明的电感储能型隔离式DC-DC变换器利用半导体功率器件自身关断时的电气隔离特性，实现变换器输入输出间的隔离，通过电感存储电能，输入侧对电感进行充电，输出侧吸收电感能量，通过输入侧和输出侧功率半导体开关的分时开通，实现了能量的分时转移，结合半导体器件的开关特性，进而实现输入侧和输出侧的电气绝缘可实现输出电压和输入电压的电气绝缘，并能实现升降压变换，且无需使用隔离变压器。

在进一步的技术方案中，所述第一节点和第三节点之间、以及所述第二节点和第四节点之间均连接有电感。

通过在第一节点和第三节点之间、以及第二节点和第四节点之间均连接有电感，使得系统的共模噪声抑制能力增强。