双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及直流-直流变换器，特别涉及一种双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器。
【背景技术】
[0002]目前的直流-直流变换器包括直接式电路和变压器隔离式电路，它们可以实现直流电压的变换，或升压，或降压，或升降压，有的还能实现极性的反转，其缺点是功率开关共态导通或关断时会引起电源的短路或开关器件的过电压击穿，可靠性差。
[0003]基于传统阻抗源变换器思想的电流型阻抗源直流变换器可以克服前述电路可靠性差的缺陷，但是由于输入/输出侧没有公共点，给电路接线带来困难。同时，传统阻抗源网络电感的电流应力偏大，稳定性差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，可以克服上述直流变换器的缺陷，有效的减小准阻抗源网络电感的电流应力。
[0005]一种双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，包括直流电流源、准阻抗源网络、第一双向电力电子开关、直流负载；直流电流源的两端与准阻抗源网络的电源输入端连接，准阻抗源网络与第一双向电力电子开关、直流负载串联；
[0006]所述准阻抗源网络储能元件通过周期性的充放电使电路实现升降压功能；
[0007]所述第一双向电力电子开关与准阻抗源网络配合实现电流、电压的升降，以及功率的双向流动。
[0008]所述直流电流源由一个直流电压源串联一个大容量的第一电感得到。
[0009]所述准阻抗源网络包括第二电感、第三电感、第一电容、第二电容、第二双向电力电子开关，第二电感的一端接第一电感远离直流电压源的一端，第二电感的另一端接第一电容的一端，第一电容的另一端接直流电压源的负极，第三电感的一端接直流电压源的负极，第三电感的另一端接第二电容的一端，第二电容的另一端接第一电感远离直流电压源的一端，第一双向电力电子开关的一端接在第一电感、第二电感与第二电容三者的公共节点，第一双向电力电子开关的另一端接在第三电容与负载的公共节点；第二双向电力电子开关的一端接在第二电感与第一电容之间，第二双向电力电子开关的另一端接在第三电感与第二电容之间。
[0010]所述直流负载的两端还并联有第三电容。
[0011]所述第一双向电力电子开关由第一二极管和第一全控型电力电子器件反并联而成，第二双向电力电子开关由第二二极管和第二全控型电力电子器件反并联而成；或者所述第一双向电力电子开关、第二双向电力电子开关分别由二极管和全控型电力电子器件反并联构成，或者直接应用成熟的IGBT/D1de、Power MOSFET、GTR模块。
[0012]本发明的双向功率流电流型准阻抗源直流/直流变换器的优点和积极效果在于:由于设置了准阻抗源网络，电路具有非常高的可靠性，可以避免双向电力电子开关共态导通或共态关断时损坏电力电子器件，此外，由于双向电力电子开关的工作频率很高，准阻抗源网络的无源元件值很小，整个电路的结构简单，体积小、重量轻、可靠性高。
[0013]下面结合附图对本发明的一种双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器作进一步说明。
【附图说明】
[0014]图1为双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器的原理图；
[0015]图2为双向功率流电流型准阻抗源直流/直流变换器的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本发明的双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，包括直流电流源、准阻抗源网络、第一双向电力电子开关、直流负载；直流电流源的两端与准阻抗源网络的电源输入端连接，准阻抗源网络与第一双向电力电子开关S1、直流负载串联。
[0017]如图2所示，直流电流源由一个直流电压源DC串联一个大容量的第一电感LI得到；
[0018]准阻抗源网络包括第二电感L2、第三电感L3、第一电容Cl、第二电容C2、第二双向电力电子开关S2，第二电感L2的一端接第一电感LI远离直流电压源DC的一端，第二电感L2的另一端接第一电容Cl的一端，第一电容Cl的另一端接直流电压源DC的负极，第三电感L3的一端接直流电压源DC的负极，第三电感L3的另一端接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接第一电感LI远离直流电压源DC的一端，第一双向电力电子开关SI的一端接在第一电感L1、第二电感L2与第二电容C2三者的公共节点，第一双向电力电子开关SI的另一端接在第三电容C3与负载Z的公共节点；第二双向电力电子开关S2的一端接在第二电感L2与第一电容Cl之间，第二双向电力电子开关S2的另一端接在第三电感L3与第二电容C2之间。准阻抗源网络储能元件通过周期性的充放电使电路实现升降压功能；
[0019]第一双向电力电子开关S1、第二双向电力电子开关S2通过周期性的开关动作，实现电流、电压的升降，以及功率的双向流动。其中双向电力电子开关由二极管和全控型电力电子器件反并联构成(第一双向电力电子开关SI由第一二极管VDl和第一全控型电力电子器件SOl反并联而成，第二双向电力电子开关S2由第二二极管VD2和第二全控型电力电子器件S02反并联而成)，也可以应用成熟的IGBT/D1de、Power MOSFET、GTR等模块。
[0020]其中第一双向电力电子开关S1、第二双向电力电子开关S2通过调节占空比来调节电压增益(即本发明的双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器的输出电压)，通过不同的开关组合控制功率流的方向，第一双向电力电子开关SI中的第一全控型电力电子器件SOl和第二双向电力电子开关S2中的第二二极管VD2作为一种组合，交替工作，功率自左端流向右端。通过调节可控开关的占空比，可以调节输出电压大小；反之，第一双向电力电子开关SI中的第一二极管VDl和第二双向电力电子开关S2中的第二全控型电力电子器件S02作为另一种组合，交替工作，功率反向流动，通过调节可控开关的占空比，可以调节输出电压的大小。
[0021]直流负载R是电路的负载，直流负载两端并联有第三电容C3，第三电容C3主要用来作为低通滤波来用，使输出电压更平滑，更接近直流。
[0022]两个双向电力电子开关工作在高频开关状态，当直流电流源替换为直流负载，同时直流负载替换为直流电压源时，即实现了功率流的双向流动。
[0023]本发明的双向功率流电流型准阻抗源直流/直流变换器的优点和积极效果在于:由于设置了准阻抗源网络，电路具有非常高的可靠性，可以避免双向电力电子开关共态导通或共态关断时损坏电力电子器件，此外，由于双向电力电子开关的工作频率很高，准阻抗源网络的无源元件值很小，整个电路的结构简单，体积小、重量轻、可靠性高。
[0024]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，其特征在于，包括直流电流源、准阻抗源网络、第一双向电力电子开关、直流负载；直流电流源的两端与准阻抗源网络的电源输入端连接，准阻抗源网络与第一双向电力电子开关(Si)、直流负载串联； 所述准阻抗源网络储能元件通过周期性的充放电使电路实现升降压功能；所述第一双向电力电子开关(Si)与准阻抗源网络配合实现电流、电压的升降，以及功率的双向流动。
2.根据权利要求1所示的双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，其特征在于，所述直流电流源由一个直流电压源(DC)串联一个大容量的第一电感(LI)得到。
3.根据权利要求2所示的双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，其特征在于，所述准阻抗源网络包括第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、第二双向电力电子开关(S2)，第二电感(L2)的一端接第一电感(LI)远离直流电压源(DC)的一端，第二电感(L2)的另一端接第一电容(Cl)的一端，第一电容(Cl)的另一端接直流电压源(DC)的负极，第三电感(L3)的一端接直流电压源(DC)的负极，第三电感(L3)的另一端接第二电容(C2)的一端，第二电容(C2)的另一端接第一电感(LI)远离直流电压源(DC)的一端，第一双向电力电子开关(SI)的一端接在第一电感(LI)、第二电感(L2)与第二电容(C2)三者的公共节点，第一双向电力电子开关(SI)的另一端接在第三电容(C3)与负载(Z)的公共节点；第二双向电力电子开关(S2)的一端接在第二电感(L2)与第一电容(Cl)之间，第二双向电力电子开关(S2)的另一端接在第三电感(L3)与第二电容(C2)之间。
4.根据权利要求3所示的双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，其特征在于，所述直流负载的两端还并联有第三电容(C3)。
5.根据权利要求1至4任一所述的双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，其特征在于，所述第一双向电力电子开关(SI)由第一二极管(VDl)和第一全控型电力电子器件(SOl)反并联而成，第二双向电力电子开关(S2)由第二二极管VD2和第二全控型电力电子器件(S02)反并联而成。
6.根据权利要求1至4任一所述的双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，其特征在于，所述第一双向电力电子开关(SI)、第二双向电力电子开关(S2)分别由二极管和全控型电力电子器件反并联构成，或者直接应用成熟的IGBT/D1de、Power MOSFET、GTR模块。
【专利摘要】一种双向功率流电流型准阻抗源直流-直流变换器，包括直流电流源、准阻抗源网络、第一双向电力电子开关、直流负载；直流电流源的两端与准阻抗源网络的电源输入端连接，准阻抗源网络与第一双向电力电子开关S1、直流负载串联；所述准阻抗源网络储能元件通过周期性的充放电使电路实现升降压功能；所述第一双向电力电子开关S1与准阻抗源网络配合实现电流、电压的升降，以及功率的双向流动，本发明的整个电路的结构简单，体积小、重量轻、可靠性高。
【IPC分类】H02M3-07
【公开号】CN104716830
【申请号】CN201510164844
【发明人】房绪鹏, 陈志巧, 庄见伟
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年4月9日