[实用新型]基于耦合电感的DC-DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流变换器领域，尤其涉及一种基于耦合电感的DC-DC变 换器。

背景技术

目前应用于并网/独立双模式光伏储能逆变器，交直流微电网、混动汽车供 电模块等新能源领域的双向供电模块普遍采用非隔离型交错并联双向DC-DC变 换器作为电路构架以满足系统的动态响应、高功率密度、高效率、大电流以及 低输出纹波等特殊要求。大功率储能电感作为上述变换器中的关键部件不仅严 重影响着变换器体积、重量，限制变换器进一步向着轻、薄、小的方向发展， 而且对其效率和稳态、动态性能密切相关。

实用新型内容

针对前述问题，实用新型提供一种体积小、重量轻的基于耦合电感的DC-DC 变换器。

为达到前述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于耦合电感的 DC-DC变换器，其特征在于：包括第一电容及与所述第一电容一端连接的多个电 感，所述多个电感的另一端连接多个Buck开关模块及多个Boost开关模块的输 入端；多个Buck开关模块输出端与第二电容的一端连接，Boost开关模块的输 出端、第一电容的另一端及第二电容的另一端接地；还包括主控电路，用于控 制所述多个Buck开关模块和多个Boost开关模块导通或关闭；所述多个电感反 向耦合成一个集体电感。

本实用新型的第一优选方案为：所述Buck开关模块包括第一开关管及第一 二极管，所述第一开关管的漏极与第一二极管的正极、Buck开关模块的输入端 连接，所述第一开关管的源极与第二电容的一端及第一二极管的负极连接，所 述第一开关管的栅极连接主控电路。

本实用新型的第二优选方案为：所述Boost开关模块包括第二开关管及第 二二极管，所述第二开关管的源极与Boost开关模块的输入端、第二二极管的 负极连接，所述第二开关管的漏极与第二二极管的正极一起接地。

本实用新型的第三优选方案为：所述多个电感的电感值相同。

本实用新型的第四优选方案为：所述电感为N个，所述N大于1；所述N个 电感绕设于M个磁芯上，所述M等于N乘以N。

本实用新型的第五优选方案为：所述M个磁芯排列呈阵列式。

本实用新型的第六优选方案为：所述电感为6个。

基于前述方案，本实用新型的技术优势在于：1)通过交错并联技术降低变 换器的总输入、总输出电流纹波及开关管电流应力，满足储能系统对大电流低 纹波的需求。2)采用磁集成技术有效降低磁性元器件体积和重量，同时耦合电 感设计有效降低变换器相电流纹波，兼顾改善暂态性能。3)六相耦合电感采用 阵列式集成结构克服了传统整体磁芯集成技术难以设计多相全耦合电感的难 题，阵列式集成磁件增加散热面积，可消除传统平面整体结构集成电感局部热 点问题，降低热损耗，消除无源损耗，提高变换器转换效率。4)采用阵列化集 成电感的DC-DC变换器及其集成磁件均具备可拓展性，可根据需求将变换器工 作相数从6相扩展为任意N相。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步具体说明。

图1为本实用新型实施例1的电路原理示意图。

图2为本实用新型实施例1的电感绕设原理图。

图3为本实用新型实施例1的电感绕设示意图。

具体实施方式

实施例1。

参看图1，基于耦合电感的DC-DC变换器包括第一电容C1、第二电容C2、 主控电路、多个电感、多个Buck开关模块、多个Boost开关模块；前述多个电 感包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、 第六电感L6，前述六个电感的电感值相同；前述多个Buck开关模块包括第一开 关模块、第三开关模块、第五开关模块、第七开关模块、第九开关模块、第十 一开关模块；前述多个Boost开关模块包括第二开关模块、第四开关模块、第 六开关模块、第八开关模块、第十开关模块、第十二开关模块。