[实用新型]一种新型DC-DC变换器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种新型DC-DC变换器。

背景技术：

在直流电机的调压，光伏并网，储能系统运作等场合，DC-DC变换器都是其中的关键器件，而一个DC-DC变换器能实现转换功率的大小，取决于其中磁件的大小。磁件越大，储存的磁能越大，能够装换的功率也相对越大。同时，磁件越大，体积也越大，磁件自身损耗也会增加，成本相应增加。磁集成技术，通过磁件与磁件之间耦合，能够显著减少磁件的体积，通过合理的设计，能够减少输出电流的纹波，或者达到零纹波。这对于直流电的利用有着深远的影响。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种新型DC-DC变换器，这种基于新型磁集成结构的DC-DC变换器可以减小变换器的体积，消除输入、输出电流的纹波，优化电能质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种新型DC-DC变换器，包括三个MOSFET开关T₁、T₂、T₃，与三个开关相对应的续流二极管D₁、D₂、D₃,由分立电感L₁和L₂组成的耦合电感，耦合电感的耦合系数为M，直流输入侧电容C_DC，外加电容C_a，超级电容UC。开关T₁、二极管D₂、电感L₂组成一个降压变换器；电感L₂、开关T₂、二极管D₁构成一个升压变换器；开关T₃、电感L₁、二极管D₃组成一个升-降压变换器。该变换器可以双向传输，电容C_a与超级电容UC可以储存电能，在必要时向输出侧供给电能，稳定输出侧电压。

磁集成技术，就是将变换器中的两个或多个分立磁件绕制在一副磁心上，从结构上集中在一起，集中后的磁件被称为集成磁件。通过电感L₁与L₂耦合的方式，合理设计参数，能有效减小磁件体积和损耗，减小输入、输出电流纹波，提高输出动态性能，减少连接端，可有效减少大电流场合连接端子的损耗。

附图说明

图1为本实用新型新型DC-DC变换器拓扑结构图。

具体实施方式

如图1所示，当直流侧向负载供电时，开关T₁，二极管D₂与L₂一起组成一个降压变换器。当T₁打开，电流从直流环节流入T₁和L₂，L₂充电。当T₁关闭时，D₂导通，储存于电感中的电能经由D₂，对超级电容UC进行充电。当负载大或者电力驱动设备加速时，需要大量电能，此时由超级电容辅助电力驱动设备，为其提供额外的电能，稳定电压，使电力驱动设备工作在较佳状态。此时，电感L₂，开关T₂与二极管D₁构成一个升压变换器，由超级电容至直流环节。当T₂打开时，电感L₂充电，同时超级电容放电。当T₂关闭时，D₁导通，储存于L₂中电能和超级电容中的电能经由D₁流向直流环节。电容C_a与电容UC原理相同。

如图1所示，L₂为输出滤波电感，L₁为外加电感，C_a为外加电容。稳态时，在不考虑电容电压脉动的情况下，C_a上电压与输出电压相等，所以L₂与L₁上的电压满足电压成比例的条件，电感集成能减小输出电流脉动，合理设计参数可实现输出零纹波。