[发明专利]一种LLC和DAB混合的双向DC-DC变流器

说明书

本发明公开了一种LLC和DAB混合的双向DC‑DC变流器，包括1个H桥电路、2个LLC谐振腔、2个同变比的隔离变压器和三相半桥全控电路；其中，H桥电路和2个串联连接分裂谐振电容的两端连接输入端电源两端，隔离变压器的原边同名端连接谐振腔谐振电感一端，谐振电感另一端连接H桥电路半桥的中性点，隔离变压器副边的同名端连接三相半桥全控电路桥臂的中性点；2个隔离变压器副边的非同名端均连接三相半桥全控电路中桥臂的中性点。本发明利用LLC变频调压和DAB移相调压的优势，结合PWM脉冲180º移相实现LLC和DAB快速切换，实现不同负载率或电压增益下效率的优化控制，具有开关损耗小，效率高，结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及一种LLC和DAB混合的双向DC-DC变流器，属于变流器技术领域。

背景技术

近年来，由于电压转换、电能质量变换、噪声和体积等方面的优良特性，电力电子变压器正受广泛关注，将逐步替代传统变压器。隔离级DC/DC变换器作为电力电子变压器的关键环节，在诸多的研究成果中为变换装置的焦点，其中，以LLC型谐振变换器和DAB变换器为主拓扑的变换器是研究热点。这两种变换器在保证高电压等级电能变换和隔离的同时，均具备软开关能力，因此开关频率可以很高，目前使用新型碳化硅或GaN器件的开关频率已达MHz级。其中，LLC型谐振变换器在全负载范围内均能保证软开关工作状态，并且具有恒压调节能力，但其变压范围受到限制。而DAB变换器虽然具有较大的变压能力，但由于其输出电压与前后对应桥臂移相角之间并无直接联系，因此轻载软开关控制较困难，需要较复杂控制系统与其配合，这无疑增加了变换器整体模块的复杂程度，降低了系统可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LLC和DAB混合的双向DC-DC变流器，利用LLC变频调压和DAB移相调压的优势，并结合PWM脉冲180º移相实现LLC和DAB的快速切换，利用混合模式实现变流器全负载范围内高效和宽范围内调压控制；同时，通过原副边MOSFET开关模式切换，实现能量的正向流动共和反向流动。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种LLC和DAB混合的双向DC-DC变流器，包括1个H桥电路、2个LLC谐振腔、2个同变比的隔离变压器和三相半桥全控电路；

所述H桥电路连接输入端电源两端；

所述H桥电路由4只MOSFET管搭建而成，其中，2只MOSFET管构成左半桥，另2只MOSFET管构成右半桥；

每个LLC谐振腔均由1个谐振电感、2个分裂谐振电容以及隔离变压器的励磁电感构成；所述2个LLC谐振腔共用2个分裂谐振电容；

所述三相半桥全控电路由6只MOSFET管搭建而成，每2只MOSFET管构成三相半桥全控电路的一个桥臂，分别为左桥臂，中桥臂和右桥臂；

一个隔离变压器的原边同名端连接LLC谐振腔谐振电感一端，LLC谐振腔谐振电感另一端连接H桥电路左半桥中性点；该隔离变压器副边的同名端连接三相半桥全控电路左桥臂的中性点；

第二个隔离变压器的原边同名端连接第二个LLC谐振腔谐振电感一端，第二个LLC谐振腔谐振电感另一端连接H桥电路右半桥中点；第二个隔离变压器副边的同名端连接三相半桥全控电路右桥臂的中性点；

2个隔离变压器的原边非同名端均连接至2个分裂谐振电容的中性点；2个隔离变压器副边的非同名端均连接三相半桥全控电路中桥臂的中性点。

进一步的，所述双向DC-DC变流器由50%占空比的高频PWM信号控制，所述高频PWM信号用于控制所述H桥电路和三相半桥全控电路中MOSFET管交替导通。

进一步的，所述双向DC-DC变流器功率正向流动时，当参考输出与输入电压的比值大于1且小于1.2时，双向DC-DC变流器运行于LLC模式；当参考输出与输入电压的比值小于1或大于1.2时，H桥电路和三相半桥全控电路都运行于DAB模式；