[发明专利]一种双向DC-DC变换器

权利要求书

1.一种双向DC-DC变换器，其特征在于：所述变换器包括耦合电感L、变压器T和开关管Q₁、Q₂、Q₃，二极管D₁、D₂、D₃、D₄；其中，耦合电感L由两个绕组L_c1和L_c2构成；绕组L_c1的同名端与电池相连，绕组L_c1的异名端与绕组L_c2的同名端相连，绕组L_c2的异名端与二极管D₁的正极相连，D₁的负极与母线(V_bus)相连，二极管D₄的负极与D₁的正极相连，D₄的正极接地；变压器T的原边T₁的同名端与绕组L_c2的同名端相连，T₁的异名端与开关管Q₁的漏极相连，开关管的Q₁源极接地；变压器T的副边T₂的异名端与绕组L_c2的同名端相连，T₂的同名端与开关管Q₂的漏极相连，开关管Q₂的源极接地；二极管D₂的正极与开关管Q₂的漏极相连，D₂的负极与D₁的负极相连，二极管D₃的正极与开关管Q₁的漏极相连，D₃的负极与D₁的负极相连；开关管Q₃的源极与D₁的正极相连，Q₃的漏极与D₁的负极相连；开关管Q₁、Q₂、Q₃的栅极输入PWM控制信号。

2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于：所述耦合电感L的两个绕组L_c1和L_c2具有相同的匝比，其电感量为L_c，变压器的两个绕组也具有相同的匝比；所述二极管D₁利用Q₃的源漏间寄生的反向二极管来实现。

3.根据权利要求1或2所述的变换器，其特征在于：所述双向变换器具有四种工作状态：放电工作状态，放电状态切换到充电状态，充电工作状态，充电状态切换到放电状态。

4.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于：在放电工作状态时，开关管Q₁、Q₂工作在相移为180°的PWM状态，每只开关管的PWM占空比在0～50％之间调节，二极管D₁、D₂、D₃工作在截止或续流导通状态，Q₃和D₄不工作。

5.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于：在放电状态切换到充电状态时，开关管Q₁和Q₂关闭，Q₃工作在直通状态，二极管D₁、D₂、D₃、D₄和变压器T均不工作；耦合电感电流由放电电流I_D续流到0，之后继续反向充电储能，达到充电电流设定值I_C，之后Q₃受闭环控制工作在PWM状态，维持充电电流恒定在设定的充电电流I_C。

6.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于：在充电工作状态时，开关管Q₃工作在PWM波状态，开关周期为T_c，占空比D_{c_on}在0～100％之间调节，二极管D₄工作在截止或续流导通状态，Q₁、Q₂、D₁、D₂、D₃和变压器T均不工作。