[发明专利]一种电容储能型隔离式DC-DC变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电容储能型隔离式DC‑DC变换器及其控制方法，所述电容储能型隔离式DC‑DC变换器包括一次侧回路、二次侧回路、电容和控制器。本发明的电容储能型隔离式DC‑DC变换器通过直流电容将输入侧能量进行存储，然后经过半导体开关释放能量到负载侧。能量的存储和释放具有分时性，通过电容缓冲，输入功率和输出功率进行分时能量交换，利用半导体器件关断后的隔离特征，实现和输入级和输出级的电气隔离，并可实现输出电压或电流的幅值调节。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。

技术领域

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

背景技术

隔离式DC-DC变换器广泛用于电力工业领域，因具有灵活性高、模块性好、绝缘性能强的优点，在航空航天、冶金工业、轨道交通、航海船舶、军事工业等领域，隔离型DC-DC变换器有着广泛的应用。

然而，隔离变换器DC-DC变换器因磁材料特性的约束，功率等级一般不高，大功率，大电流工况下，隔离变压器的设计已经成为行业难点，限制了隔离型DC-DC变换器在大功率场景下的应用。当开关频率降低时，作为无源器件的隔离变压器体积明显增加，降低了功率密度。既具备隔离性能，又能够降低磁材料的使用强度，是提高隔离变换器功率密度的主要路径。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种电容储能型隔离式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：

本发明的一方面提供了一种电容储能型隔离式DC-DC变换器，包括一次侧回路、二次侧回路、电容和控制器，其中，所述一次侧回路包括串联连接并形成第一串联支路的第一功率半导体开关件、第二功率半导体开关件和第三功率半导体开关件；所述二次侧回路包括串联连接并形成第二串联支路的第四功率半导体开关件、第五功率半导体开关件和第六功率半导体开关件；所述电容分别与所述第一串联支路和第二串联支路并联连接；所述控制器包括第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块，所述第一控制模块用于对第一功率半导体开关件和第三功率半导体开关件进行统一控制；所述第二控制模块用于对第二功率半导体开关件进行控制；所述第三控制模块用于对第四功率半导体开关件和第六功率半导体开关件进行统一控制，所述第四控制模块用于对第五功率半导体开关件进行控制；其中，待变换的一次侧直流电压源、第一电感、第二功率半导体开关、第三电感形成串联闭合回路。变换后的二次侧直流电压、第二电感、第五功率半导体开关、第四电感形成串联闭合回路。

上述技术方案的工作原理如下：