雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流-直流變換器，特別涉及一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的直流-直流變換器包括直接式電路和變壓器隔離式電路，它們可以實(shí)現(xiàn)直流電壓的變換，或升壓，或降壓，或升降壓，有的還能實(shí)現(xiàn)極性的反轉(zhuǎn)，其缺點(diǎn)是功率開(kāi)關(guān)共態(tài)導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)會(huì)引起電源的短路或開(kāi)關(guān)器件的過(guò)電壓擊穿，可靠性差。
[0003]基于傳統(tǒng)阻抗源變換器思想的電流型阻抗源直流變換器可以克服前述電路可靠性差的缺陷，但是由于輸入/輸出側(cè)沒(méi)有公共點(diǎn)，給電路接線帶來(lái)困難。同時(shí)，傳統(tǒng)阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感的電流應(yīng)力偏大，穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，可以克服上述直流變換器的缺陷，有效的減小準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感的電流應(yīng)力。
[0005]一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，包括直流電流源、準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)、第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)、直流負(fù)載；直流電流源的兩端與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)的電源輸入端連接，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)與第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)、直流負(fù)載串聯(lián)；
[0006]所述準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)能元件通過(guò)周期性的充放電使電路實(shí)現(xiàn)升降壓功能；
[0007]所述第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)配合實(shí)現(xiàn)電流、電壓的升降，以及功率的雙向流動(dòng)。
[0008]所述直流電流源由一個(gè)直流電壓源串聯(lián)一個(gè)大容量的第一電感得到。
[0009]所述準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)包括第二電感、第三電感、第一電容、第二電容、第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)，第二電感的一端接第一電感遠(yuǎn)離直流電壓源的一端，第二電感的另一端接第一電容的一端，第一電容的另一端接直流電壓源的負(fù)極，第三電感的一端接直流電壓源的負(fù)極，第三電感的另一端接第二電容的一端，第二電容的另一端接第一電感遠(yuǎn)離直流電壓源的一端，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)的一端接在第一電感、第二電感與第二電容三者的公共節(jié)點(diǎn)，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)的另一端接在第三電容與負(fù)載的公共節(jié)點(diǎn)；第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)的一端接在第二電感與第一電容之間，第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)的另一端接在第三電感與第二電容之間。
[0010]所述直流負(fù)載的兩端還并聯(lián)有第三電容。
[0011]所述第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)由第一二極管和第一全控型電力電子器件反并聯(lián)而成，第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)由第二二極管和第二全控型電力電子器件反并聯(lián)而成；或者所述第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)、第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)分別由二極管和全控型電力電子器件反并聯(lián)構(gòu)成，或者直接應(yīng)用成熟的IGBT/D1de、Power MOSFET、GTR模塊。
[0012]本發(fā)明的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流/直流變換器的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于:由于設(shè)置了準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)，電路具有非常高的可靠性，可以避免雙向電力電子開(kāi)關(guān)共態(tài)導(dǎo)通或共態(tài)關(guān)斷時(shí)損壞電力電子器件，此外，由于雙向電力電子開(kāi)關(guān)的工作頻率很高，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)的無(wú)源元件值很小，整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、重量輕、可靠性高。
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器的原理圖；
[0015]圖2為雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流/直流變換器的電路連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，包括直流電流源、準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)、第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)、直流負(fù)載；直流電流源的兩端與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)的電源輸入端連接，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)與第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)S1、直流負(fù)載串聯(lián)。
[0017]如圖2所示，直流電流源由一個(gè)直流電壓源DC串聯(lián)一個(gè)大容量的第一電感LI得到；
[0018]準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)包括第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl、第二電容C2、第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2，第二電感L2的一端接第一電感LI遠(yuǎn)離直流電壓源DC的一端，第二電感L2的另一端接第一電容Cl的一端，第一電容Cl的另一端接直流電壓源DC的負(fù)極，第三電感L3的一端接直流電壓源DC的負(fù)極，第三電感L3的另一端接第二電容C2的一端，第二電容C2的另一端接第一電感LI遠(yuǎn)離直流電壓源DC的一端，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)SI的一端接在第一電感L1、第二電感L2與第二電容C2三者的公共節(jié)點(diǎn)，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)SI的另一端接在第三電容C3與負(fù)載Z的公共節(jié)點(diǎn)；第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2的一端接在第二電感L2與第一電容Cl之間，第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2的另一端接在第三電感L3與第二電容C2之間。準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)能元件通過(guò)周期性的充放電使電路實(shí)現(xiàn)升降壓功能；
[0019]第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)S1、第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2通過(guò)周期性的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電流、電壓的升降，以及功率的雙向流動(dòng)。其中雙向電力電子開(kāi)關(guān)由二極管和全控型電力電子器件反并聯(lián)構(gòu)成(第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)SI由第一二極管VDl和第一全控型電力電子器件SOl反并聯(lián)而成，第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2由第二二極管VD2和第二全控型電力電子器件S02反并聯(lián)而成)，也可以應(yīng)用成熟的IGBT/D1de、Power MOSFET、GTR等模塊。
[0020]其中第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)S1、第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)調(diào)節(jié)電壓增益(即本發(fā)明的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器的輸出電壓)，通過(guò)不同的開(kāi)關(guān)組合控制功率流的方向，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)SI中的第一全控型電力電子器件SOl和第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2中的第二二極管VD2作為一種組合，交替工作，功率自左端流向右端。通過(guò)調(diào)節(jié)可控開(kāi)關(guān)的占空比，可以調(diào)節(jié)輸出電壓大??；反之，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)SI中的第一二極管VDl和第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)S2中的第二全控型電力電子器件S02作為另一種組合，交替工作，功率反向流動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)可控開(kāi)關(guān)的占空比，可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。
[0021]直流負(fù)載R是電路的負(fù)載，直流負(fù)載兩端并聯(lián)有第三電容C3，第三電容C3主要用來(lái)作為低通濾波來(lái)用，使輸出電壓更平滑，更接近直流。
[0022]兩個(gè)雙向電力電子開(kāi)關(guān)工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)直流電流源替換為直流負(fù)載，同時(shí)直流負(fù)載替換為直流電壓源時(shí)，即實(shí)現(xiàn)了功率流的雙向流動(dòng)。
[0023]本發(fā)明的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流/直流變換器的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于:由于設(shè)置了準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)，電路具有非常高的可靠性，可以避免雙向電力電子開(kāi)關(guān)共態(tài)導(dǎo)通或共態(tài)關(guān)斷時(shí)損壞電力電子器件，此外，由于雙向電力電子開(kāi)關(guān)的工作頻率很高，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)的無(wú)源元件值很小，整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、重量輕、可靠性高。
[0024]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，其特征在于，包括直流電流源、準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)、第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)、直流負(fù)載；直流電流源的兩端與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)的電源輸入端連接，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)與第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)(Si)、直流負(fù)載串聯(lián)； 所述準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)能元件通過(guò)周期性的充放電使電路實(shí)現(xiàn)升降壓功能；所述第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)(Si)與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)配合實(shí)現(xiàn)電流、電壓的升降，以及功率的雙向流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，其特征在于，所述直流電流源由一個(gè)直流電壓源(DC)串聯(lián)一個(gè)大容量的第一電感(LI)得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所示的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，其特征在于，所述準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)包括第二電感(L2)、第三電感(L3)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)(S2)，第二電感(L2)的一端接第一電感(LI)遠(yuǎn)離直流電壓源(DC)的一端，第二電感(L2)的另一端接第一電容(Cl)的一端，第一電容(Cl)的另一端接直流電壓源(DC)的負(fù)極，第三電感(L3)的一端接直流電壓源(DC)的負(fù)極，第三電感(L3)的另一端接第二電容(C2)的一端，第二電容(C2)的另一端接第一電感(LI)遠(yuǎn)離直流電壓源(DC)的一端，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)(SI)的一端接在第一電感(LI)、第二電感(L2)與第二電容(C2)三者的公共節(jié)點(diǎn)，第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)(SI)的另一端接在第三電容(C3)與負(fù)載(Z)的公共節(jié)點(diǎn)；第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)(S2)的一端接在第二電感(L2)與第一電容(Cl)之間，第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)(S2)的另一端接在第三電感(L3)與第二電容(C2)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所示的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，其特征在于，所述直流負(fù)載的兩端還并聯(lián)有第三電容(C3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，其特征在于，所述第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)(SI)由第一二極管(VDl)和第一全控型電力電子器件(SOl)反并聯(lián)而成，第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)(S2)由第二二極管VD2和第二全控型電力電子器件(S02)反并聯(lián)而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，其特征在于，所述第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)(SI)、第二雙向電力電子開(kāi)關(guān)(S2)分別由二極管和全控型電力電子器件反并聯(lián)構(gòu)成，或者直接應(yīng)用成熟的IGBT/D1de、Power MOSFET、GTR模塊。
【專利摘要】一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源直流-直流變換器，包括直流電流源、準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)、第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)、直流負(fù)載；直流電流源的兩端與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)的電源輸入端連接，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)與第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)S1、直流負(fù)載串聯(lián)；所述準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)能元件通過(guò)周期性的充放電使電路實(shí)現(xiàn)升降壓功能；所述第一雙向電力電子開(kāi)關(guān)S1與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)配合實(shí)現(xiàn)電流、電壓的升降，以及功率的雙向流動(dòng)，本發(fā)明的整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、重量輕、可靠性高。
【IPC分類】H02M3-07
【公開(kāi)號(hào)】CN104716830
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510164844
【發(fā)明人】房緒鵬, 陳志巧, 莊見(jiàn)偉
【申請(qǐng)人】山東科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日