[发明专利]双向功率变换器、电路及系统

说明书

本发明适用于开关电源技术领域，提供了一种双向功率变换器、电路及系统，该双向功率变换器包括：控制模块、包括原边桥臂、副边桥臂和变压器的双向功率变换模块、以及包括第一辅助桥臂和第一辅助绕组的第一辅助调控模块；第一辅助桥臂的两端与原边桥臂和/或副边桥臂的两端对应连接；第一辅助绕组的第一端与变压器的目标端连接，第一辅助绕组的第二端与第一辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；控制模块与原边桥臂、副边桥臂和第一辅助桥臂上的开关管连接。本发明通过控制模块控制第一辅助桥臂中开关管的导通/关断，进而控制第一辅助绕组，可以使双向功率变换器工作在不同的变压器匝比下，从而拓宽双向功率变换器的电压适应范围。

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，尤其涉及一种双向功率变换器、电路及系统。

背景技术

随着新能源技术的普及和能源互联网的发展，在储能电站、电动汽车车辆到电网(Vehicle to grid，V2G)充电系统等应用场景，双向功率变换器的应用变得越来越广泛。同时电动汽车动力电池的电压范围也越来越宽，对充电设施的电压适应范围要求也越来越高，从过去的200-500V逐渐演进为200-750V，并有进一步拓展到200-1000V的趋势。

目前，V2G方案中的双向功率变换器大多以双有源桥-谐振变换(Dual ActiveBridge-Capacitor Inductor Inductor Capacitor，DAB-CLLC)拓扑(考虑到变压器励磁电感时，也称为DAB-CLLLC拓扑)为主。DAB-CLLC拓扑或DAB-CLLLC拓扑结构的双向功率变换器，可以通过调节变压器两侧双有源桥的频率和相位来调节增益范围，能够较好地实现输入输出两侧开关管的零压软开关和零流软开关。但是对于工作电压范围较宽的情况，通过调频移相等方法调节增益范围时，容易出现软开关丧失进而导致工作电压范围不能满足需求，且部分工作点附近效率不高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种双向功率变换器、电路及系统，以解决现有技术中双向功率变换器不能满足宽工作电压范围需求，且部分工作点附近效率不高的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种双向功率变换器，包括：

控制模块、双向功率变换模块、以及第一辅助调控模块；

所述双向功率变换模块包括由原边桥臂、副边桥臂和变压器连接构成的谐振变换电路；所述第一辅助调控模块包括第一辅助桥臂以及第一辅助绕组；

所述第一辅助桥臂的两端与所述原边桥臂和/或所述副边桥臂的两端对应连接；

所述第一辅助绕组的第一端与所述变压器的目标端连接，所述第一辅助绕组的第二端与所述第一辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；所述变压器的目标端为不与所述双向功率变换模块中的谐振元件连接的一端；

所述控制模块与所述原边桥臂、所述副边桥臂和所述第一辅助桥臂上的开关管连接，控制开关管的导通/关断。

可选的，所述双向功率变换器，还包括：至少一级第二辅助调控模块；每级第二辅助调控模块包括第二辅助桥臂以及第二辅助绕组；

各级第二辅助桥臂的两端与所述原边桥臂和/或所述副边桥臂的两端对应连接；各级第二辅助绕组的第二端与该级第二辅助桥臂的上下半桥的连接端连接；

若某级第二辅助调控模块为第一级调控模块，则该级第二辅助绕组的第一端与所述第一辅助绕组的第二端连接；

若某级第二辅助调控模块不为第一级调控模块，则该级第二辅助绕组的第一端与上一级第二辅助绕组的第二端连接；

所述控制模块还与各级第二辅助桥臂上的开关管连接，控制各级第二辅助桥臂上的开关管的导通/关断。

可选的，所述第一辅助桥臂，包括：第一原边辅助桥臂和/或第一副边辅助桥臂；