[发明专利]双向电源变换器

摘要

本文公开了一类能够在交流电源和直流电源之间或者交流电源和交流电源之间进行隔离式双向转换的的电源变换器的电路结构和操作方法。该类双向电源变换器在两侧电源端口都只使用单级开关电路即能够实现双向电源变换所需要的全部功能以及开关器件的软开关操作，在完成电源变换功能的同时，也对交流端实现功率因数调整的功能，为双向电源变换的应用提供了一种高效率、低成本的解决方案。

主权项

一种能够实现交流电源和直流电源之间双向转换的电路和操作方法，其特征在于：两条交流开关桥臂，每条桥臂分别由两个电子开关串联组成，桥臂的上端电子开关的负电压端和下端电子开关的正电压端相连接形成开关节点，桥臂的上端电子开关的正电压端作为桥臂的正电压端口，桥臂的下端电子开关的负电压端作为桥臂的负电压端口，两条桥臂的负电压端连接在一起，两条桥臂的正电压端分别作为交流接口的两个端口，一个交流电容并接在两个交流端口之间；一个全桥电路，其两条桥臂分别由两个电子开关管串联组成，每条桥臂的上端电子开关的负电压端和下端电子开关的正电压端相连接形成开关节点，桥臂的上端电子开关的正电压端作为桥臂的正电压端口，桥臂的下端电子开关的负电压端作为桥臂的负电压端口，两条桥臂的正电压端连接在一起作为直流接口的的正电压端口，两条桥臂的负电压端连接在一起作为直流接口的负电压端口，一个直流电容并接在两个直流端口之间；一个变压器，其第一绕组和一个电容串联后跨接在两条交流开关桥臂的两个开关节点之间，其第二绕组和另一个电容串联后跨接在全桥电路的两条桥臂的两个开关节点之间；在操作过程中两条交流开关桥臂的上端电子开关同时导通和截止，两条交流开关桥臂的下端电子开关也同时导通和截止，上端电子开关和下端电子开关以接近50％的最大占空比交替导通和截止，最大占空比等于50％减去死区时间，全桥电路中处于对角位置的电子开关同时导通和截止，两组对角电子开关以接近50％的最大占空比交替导通和截止而且和相对应的交流开关桥臂的开关操作同步进行，电路的操作通过开关频率的变化来调节电路的电压增益，在交流到直流和直流到交流的双向转换过程中调节输出电压的同时，使得交流端口的电流跟随所需要的正弦波形同步变化，而且同时实现软开关操作。