一种宽电压调节范围双向DC/DC变换器的制作方法

一种宽电压调节范围双向dc/dc变换器
技术领域
1.本实用新型涉及dc/dc变换器技术领域，具体涉及一种宽电压调节范围双向dc/dc变换器。


背景技术：

2.当两个直流电压母线之间需要能量传递时，需要接入双向dc/dc变换器。尤其是在两个电池包之间需要传递能量时，一般需要由高压侧向低压侧传递能量，电压随着充放电状态变化此长彼消，充电电池电压逐渐升高，放电电池电压逐渐变低，两者电压逐渐接近，直至相同，进而，电压高低反转，需要由低电压向高电压能量传递。
3.现有的一般是采用单一半桥变换器拓扑作为双向dc/dc变换器，但是其存在高压侧和低压侧挑边问题，并且电池电压接近时，就无法继续进行能量传递。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种宽电压调节范围双向dc/dc变换器，解决了以上所述的单一半桥变换器拓扑作为双向dc/dc变换器存在高压侧和低压侧挑边的技术问题。
5.本实用新型为解决上述技术问题提供了一种宽电压调节范围双向dc/dc变换器，包括：正向输入母线、逆向输入母线、切换继电器k1、切换继电器k2、主功率变换单元a和主功率变换单元b；
6.所述正向输入母线通过切换继电器k1与主功率变换单元a的高压侧或主功率变换单元b的高压侧相连，所述主功率变换单元a的低压侧与主功率变换单元b的低压侧相连后接切换继电器k2的第一输出端；
7.所述逆向输入母线与切换继电器k2的输入端连接，所述切换继电器k2的第二输出端与所述主功率变换单元b的高压侧相连。
8.优选地，所述切换继电器k1与所述切换继电器k2互锁。
9.优选地，所述主功率变换单元a和主功率变换单元b结构相同，均包括依次连接的功率管半桥、电感、电流霍尔传感器，所述功率管半桥接切换继电器k1的输出端，所述电流霍尔传感器接切换继电器k1的输出端。
10.优选地，所述功率管半桥包括mos管m1及mos管m2，所述mos管m1的漏极接切换继电器k1的输出端，所述mos管m1的源极与所述mos管m2的漏极连接后再连接至电感；
11.各mos管的源极与自己的漏极通过二极管连接。
12.优选地，所述双向dc/dc变换器还包括多个数字pwm控制器，各所述数字pwm控制器分别一一对应与各所述mos管的栅极连接。
13.优选地，所述正向输入母线和逆向输入母线分别通过串接电阻后接地。
14.优选地，正向输入母线、逆向输入母线、主功率变换单元a和主功率变换单元b共地。
15.有益效果：本实用新型提供了一种宽电压调节范围双向dc/dc变换器，包括：正向
输入母线、逆向输入母线、切换继电器k1、切换继电器k2、主功率变换单元a和主功率变换单元b；正向输入母线通过切换继电器k1与主功率变换单元a的高压侧或主功率变换单元b的高压侧相连，主功率变换单元a的低压侧与主功率变换单元b的低压侧相连后接切换继电器k2的第一输出端；逆向输入母线与切换继电器k2的输入端连接，切换继电器k2的第二输出端与主功率变换单元b的高压侧相连。该方案采用2个半桥式变换器进行串并联组合，在高电压差时，并联工作，相比单一变换器，扩大了变换器电流，从而扩大了变换器功率；在电压接近时，串联工作，从而解决单一变换器工作电压死区问题。
16.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1为本实用新型宽电压调节范围双向dc/dc变换器的电路设计原理图。
具体实施方式
19.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
20.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.如图1所示，本实用新型提供了一种宽电压调节范围双向dc/dc变换器，包括：正向输入母线、逆向输入母线、切换继电器k1、切换继电器k2、主功率变换单元a和主功率变换单元b；
23.正向输入母线通过切换继电器k1与主功率变换单元a的高压侧或主功率变换单元b的高压侧相连，主功率变换单元a的低压侧与主功率变换单元b的低压侧相连后接切换继电器k2的第一输出端；逆向输入母线与切换继电器k2的输入端连接，切换继电器k2的第二输出端与主功率变换单元b的高压侧相连。
24.具体地，正向输入母线，为变换器提供正向输入电源，接正向输入正极。逆向输入母线，为变换器提供逆向输入电源，接逆向输入正极。
25.该方案采用2个半桥式变换器进行串并联组合，在高电压差时，并联工作，扩大了变换器电流，从而扩大了变换器功率；在电压接近时，串联工作，从而解决单一变换器工作电压死区问题。
26.该方案采用双向dc/dc变换单元采用半桥拓扑。双向变换器采用2个基本半桥，进行串联或者并联组合。并联组合，在于扩大功率，增加电流调节范围；串联组合，其中一个半桥工作在buck状态，另一个半桥工作在boost状态。
27.优选的方案，切换继电器k1与所述切换继电器k2互锁。当k1吸合时，为并联工作模式，k2吸合时为串联工作模式。
28.优选的方案，所述主功率变换单元a和主功率变换单元b结构相同，均包括依次连接的功率管半桥、电感、电流霍尔传感器，所述功率管半桥接切换继电器k1的输出端，所述电流霍尔传感器接切换继电器k1的输出端。
29.其中，功率管半桥包括mos管m1及mos管m2，所述mos管m1的漏极接切换继电器k1的输出端，所述mos管m1的源极与所述mos管m2的漏极连接后再连接至电感；各mos管的源极与自己的漏极通过二极管连接。两个单元结构一致，单元b采用mos管m3和mos管m4，所有mos管型号也一样。
30.此外，还可以通过数字pwm控制器分别一一对应与各所述mos管的栅极连接，以控制各mos管的开启和关闭。
31.优选的方案，正向输入母线和逆向输入母线分别通过串接电阻后接地。正向输入母线、逆向输入母线、主功率变换单元a和主功率变换单元b共地。共地能保证信号的稳定性，且不容易干扰，进一步提高了整体结构的控制精度。
32.在一个具体的实施场景中：
33.正向输入母线通过切换继电器k1与主功率变换单元k2高压侧相连，所述逆向输入母线通过切换继电器k2与主功率变换单元b低压侧相连。所述主功率变换单元接受数字控制器控制，实现dc/dc变换。
34.根据数字控制器控制策略，控制两个切换继电器的开关切换，实现将主功率变换器单元a和主功率变换器单元b进行串联连接或者并联连接组合。
35.其中，主功率变换器单元a和主功率变换器单元b的并联组合，用于扩大功率，增加电流调节范围；而串联组合，其中一个半桥工作在buck状态，另一个半桥工作在bosst状态。
36.还可以通过数字pwm控制器控制其中pid调节器采用模糊pid，预设并联工作模式和串联工作模式2种模糊集合。
37.并联工作模式时，设置一系列电压转换阈值，主功率变换器单元a和主功率变换器单元b这2个单元共用一个电压调节环，各自独立的电流调节环，配置均流不平衡差值模糊集合，平衡上述2个单元的电流输出。
38.串联工作模式时，主功率变换器单元a和主功率变换器单元b这2个单元共用一个电流调节环，设置一系列电流调节阈值，2个单元各自独立的电压调节环，配置电压调节模糊集合，分别对应输入输出高压差和低压差状态，调控buck和boost变换器工作电压，从而拓宽双向变换器电压适用范围。
39.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。