级联双向软开关dc/dc电路拓扑的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及电动汽车电路拓扑。 技术背景
[0002] 目前双向DC/DC变换器的电路拓扑一般分为两类：一类是非隔离型，主要特点是 变换器结构简单，体积小，重量轻，功率小，效率高，但是只适用于低功率无需电气隔离的场 合；另一类则是隔离型，通过引入变压器不仅解决了低压侧与高压侧的电气隔离，而且使得 变换器的功率大幅度提高，但是大功率场合往往产生开关管应力大、开关损耗严重、电磁性 能差等问题难以解决。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种结构简单，易于实现，开关损耗少，器件成本低的适用于电 动汽车的级联双向软开关DC/DC电路拓扑。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0005] 本发明所述的级联双向软开关DC/DC电路拓扑，它包括前级升压电路、辅助电路、 后级推挽变压器、全桥电路，它们之间依次串接。其特征是所述的辅助电路包括谐振电感 L,，谐振电容(；2，内含反并联体二极管VD2的辅助开关管VT2，快恢复二极管VD9、VD1(I，继电器 K;其中，谐振电感L,的一端连于快恢复二极管VD9的阴极，谐振电感L,的另一端分别与谐 振电容(；2的正极、辅助开关管VT2的漏极相连，辅助开关管VT2的源极与快恢复二极管VD1Q 的阳极相连，快恢复二极管VD1(I的阴极连于继电器K的一端，继电器K的另一端分别与谐振 电容(；2的负极、快恢复二极管VD9的阳极相连。
[0006] 所述的前级升压电路包括低压侧直流电源％，滤波电容Ci，升压电感U，内含反并 联体二极管VDi的主开关管VTi，钳位电容Crt;
[0007] 其中，低压侧直流电源％的正极与升压电感Li的一端相连，升压电感L亦另一端 连于主开关管VI\的漏极，主开关管VTi的源极与低压侧直流电源的负极相连，滤波电容 Q正向并联于低压侧直流电源i^，钳位电容正向并联于主开关管VT:的漏源极，主开关 管VI\的漏极作为前级升压电路的正极输出端，主开关管源极作为前级升压电路的负 极输出端。
[0008] 所述的辅助电路包括谐振电感Ly谐振电容(；2，内含反并联体二极管乂仏的辅助开 关管VT2，快恢复二极管VD9、VD1Q，继电器K;
[0009] 其中，谐振电感L的一端作为辅助电路的正极输入端，连于前级升压电路的正极 输出端，谐振电感L,的另一端分别与谐振电容C,2的正极、辅助开关管VT2的漏极相连，辅助 开关管VT2的源极作为辅助电路的负极输入端，分别与前级升压电路的负极输出端、快恢复 二极管VD1(I的阳极相连，快恢复二极管VD1(|的阴极连于继电器K的一端，继电器K的另一端 分别与谐振电容(；2的负极、快恢复二极管VD9的阳极相连，快恢复二极管VD9的阴极连于前 级升压电路的正极输出端，并作为辅助电路的正极输出端，快恢复二极管VD1(I的阳极作为 辅助电路的负极输出端。
[0010] 所述的后级推挽变压器包括内含反并联体二级管VD3的功率开关管VT3，内含反并 联体二级管VD4的功率开关管VT4,原边三端口（两个同名端）、副边两端口（一个同名端） 的变压器；
[0011] 其中，变压器原边中间的同名端作为后级推挽变压器的正极输入端，与辅助电路 的正极输出端相连，功率开关管冗3的漏极连于变压器原边的另一同名端，功率开关管VT3 的源极作为后级推挽变压器的负极输入端，分别与辅助电路的负极输出端、功率开关管VT4 的源极相连，功率开关管VT4的漏极连于变压器原边的非同名端，功率开关管VT3、￥1'4组成 一对推挽开关管，变压器副边的同名端作为后级推挽变压器的正极输出端，变压器副边的 非同名端作为后级推挽变压器的负极输出端。
[0012] 所述的全桥电路包括饱和电感1^2，继电器K，隔直电容C2，内含反并联体二极管 VD5、输出结电容C5的功率开关管VT5，内含反并联体二极管VD6、输出结电容C6的功率开关 管VT6，内含反并联体二极管VD7、输出结电容C7的功率开关管VT7，内含反并联体二极管VD8、 输出结电容C8的功率开关管VT8，滤波电容Q，高压侧直流电源uH;
[0013] 其中，饱和电感L2的一端作为全桥电路的正极输入端，与后级推挽变压器的正极 输出端相连，饱和电感L2的另一端连于隔直电容(：2的正极，继电器K并联于饱和电感1^2，隔 直电容C2的负极分别与功率开关管VT5的源极、功率开关管VT7的漏极相连，功率开关管VT5 的漏极分别与功率开关管VT6的漏极、滤波电容q的正极、高压侧直流电源uH的正极相连， 功率开关管VT7的源极分别与功率开关管VT8的源极、滤波电容C^的负极、高压侧直流电源 %的负极相连，功率开关管VT8的漏极作为全桥电路的负极输入端，分别与后级推挽变压器 的负极输出端、功率开关管VT6的源极相连，功率开关管VT5、VT7组成全桥电路的超前桥臂， 功率开关管VT5、VT7组成全桥电路的滞后桥臂。
[0014] 本发明的特点和技术效果：
[0015] 1、电路中的所有开关管均为PWM控制方式，低压侧驱动电路无需电气隔离，控制 简单可靠；
[0016] 2、辅助电路仅由一个开关管和简单的无源器件组成，复杂程度大大降低，整个电 路结构简单，易于实现，器件成本低；
[0017] 3、电路中的所有开关管均能实现软开关，不仅降低了开关损耗，减小了开关管的 电压应力，还有效提尚了变换效率；
[0018] 4、升压变换时，主开关管VI\和推挽开关管VT3、VT4三者在任意时刻仅有一个导 通，且辅助开关管工作时间极短，所以电路的通态损耗也较小。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明级联双向软开关DC/DC电路拓扑。
[0020] 图2为升压变换时的电路拓扑。
[0021] 图3为升压变换时的工作波形。
[0022] 图4为降压压变换时的电路拓扑。
[0023] 图5为降压变换时的工作波形。
【具体实施方式】
[0024] 本发明所述的级联双向软开关DC/DC电路拓扑参见附图1，它在实际应用中分为 升压变换时的正向工作状态和降压变换时的逆向工作状态，当升压变换时，高压侧直流电 源％须转换为负载形式，即电动机的阻抗；当降压变换时，低压侧直流电源h须转换为负载 形式，即蓄电池的阻抗。为便于理解，在此统一将负载形式作空载处理。
[0025] 下面结合附图和工作原理对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0026] 具体的升压变换原理如下所述。
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