本發(fā)明屬于電力電子變換器領(lǐng)域,涉及一種dc/dc變換單元,具體涉及一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元及寬范圍調(diào)壓方法。
背景技術(shù):
1、隨著全球可再生能源的不斷發(fā)展,電動(dòng)汽車(chē)已成為應(yīng)對(duì)氣候變化和推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略。電動(dòng)汽車(chē)作為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中的重要一環(huán),是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)向更加綠色、可持續(xù)方向發(fā)展的戰(zhàn)略舉措,其市場(chǎng)占有率不斷擴(kuò)大。然而,電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的多樣化也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。不同型號(hào)和品牌的電動(dòng)汽車(chē)需要不同的電壓等級(jí)來(lái)滿足其充電和運(yùn)行需求。因此需要具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換器實(shí)現(xiàn)直流電壓輸出,在直流電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓的靈活調(diào)節(jié),以適應(yīng)不同車(chē)型的充電需求。傳統(tǒng)的dc/dc調(diào)壓思路主要包括調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率和調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)器件占空比兩種。cn?100421342c通過(guò)改變其輸入開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓,但是當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高時(shí)可能會(huì)使dc/dc變換器失去軟開(kāi)關(guān),導(dǎo)致效率降低,且開(kāi)關(guān)頻率過(guò)低時(shí)輸出電壓性能較差。cn?112928919?a在二次側(cè)加入額外的有源開(kāi)關(guān)器件,通過(guò)二次側(cè)開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通占空比實(shí)現(xiàn)調(diào)壓,但這種方法需要額外的有源器件,會(huì)使電路結(jié)構(gòu)及控制方式變復(fù)雜,增加了系統(tǒng)的體積和成本。
2、綜上可知,急需一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元,滿足當(dāng)前需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足,本發(fā)明提供了一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元。本發(fā)明的dc/dc變換單元利用對(duì)開(kāi)關(guān)頻率的調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié),可以在較寬輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷范圍內(nèi)的軟開(kāi)關(guān)。
2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
3、一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元,包括半橋單元、直流電容、諧振電感l(wèi)r、原邊諧振電容、副邊諧振電容、鉗位二極管、變壓器和整流單元,其中:
4、半橋單元包括第一開(kāi)關(guān)管s1和第二開(kāi)關(guān)管s2;
5、直流電容包括輸入濾波電容ci和輸出濾波電容co;
6、原邊諧振電容包括第一原邊諧振電容cp1和第二原邊諧振電容cp2;
7、副邊諧振電容包括第一副邊諧振電容cs1和第二副邊諧振電容cs2;
8、鉗位二極管包括第一鉗位二極管dp1和第二鉗位二極管dp2;
9、整流單元包括第一二極管d1、第二二極管d2、第三二極管d3和第四二極管d4;
10、輸入端的正極經(jīng)輸入濾波電容ci的正極分別連接第一開(kāi)關(guān)管s1的集電極和第一原邊諧振電容cp1的正極,輸入端的負(fù)極經(jīng)輸入濾波電容ci的負(fù)極分別連接第二開(kāi)關(guān)管s2的發(fā)射極和第二原邊諧振電容cp2的負(fù)極,輸入濾波電容ci的兩端構(gòu)成直流輸入端;
11、第一鉗位二極管dp1的正極連接第一原邊諧振電容cp1的正極,第一鉗位二極管dp1的負(fù)極連接第一原邊諧振電容cp1的負(fù)極;
12、第二鉗位二極管dp2的正極連接第二原邊諧振電容cp2的正極,第二鉗位二極管dp1的負(fù)極連接第二原邊諧振電容cp2的負(fù)極;
13、變壓器原邊同名端經(jīng)諧振電感l(wèi)r連接第一開(kāi)關(guān)管s1與第二開(kāi)關(guān)管s2的中間節(jié)點(diǎn),另一端連接第一原邊諧振電容cp1與第二原邊諧振電容cp2的中間節(jié)點(diǎn);
14、變壓器副邊同名端連接第一二極管d1與第三二極管d3的中間節(jié)點(diǎn),另一端連接第二二極管d2與第四二極管d4的中間節(jié)點(diǎn);
15、第一副邊諧振電容cs1的一端與第二二極管d2的陰極相連,第一副邊諧振電容cs1的另一端與第二二極管d2的陽(yáng)極相連;
16、第二副邊諧振電容cs2的一端與第四二極管d4的陰極相連,另一端與第四二極管d4的陽(yáng)極相連;
17、輸出端的正極經(jīng)輸出濾波電容co的正極與第一二極管d1的陰極和第二二極管d2的陰極相連,輸出端的負(fù)極經(jīng)輸出濾波電容co的負(fù)極與第三二極管d3的陽(yáng)極和第四二極管d4的陽(yáng)極相連。
18、相比于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
19、與現(xiàn)有調(diào)頻和調(diào)占空比的dc/dc調(diào)壓方案相比,本發(fā)明的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元可以在較寬輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷范圍內(nèi)的軟開(kāi)關(guān),同時(shí)調(diào)頻過(guò)程正負(fù)電壓脈寬時(shí)間固定,控制方法簡(jiǎn)單,且可有效降低變壓器工作磁密,進(jìn)而降低變壓器體積。所以本發(fā)明的直流變壓器具有體積小、效率高、調(diào)壓范圍寬的特點(diǎn),非常適用于電動(dòng)車(chē)充電場(chǎng)景。
1.一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元,其特征在于所述dc/dc變換單元包括半橋單元、直流電容、諧振電感l(wèi)r、原邊諧振電容、副邊諧振電容、鉗位二極管、變壓器和整流單元,其中:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元,其特征在于所述半橋單元為兩電平半橋結(jié)構(gòu)、三電平半橋結(jié)構(gòu)或串聯(lián)半橋結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元,其特征在于所述整流單元為全橋整流結(jié)構(gòu)、二倍壓整流結(jié)構(gòu)、多倍壓整流結(jié)構(gòu)或雙向功率器件。
4.一種權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元的運(yùn)行控制方法,其特征在于所述方法包括如下步驟:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元的運(yùn)行控制方法,其特征在于所述dc/dc變換單元具備功率源的特性,dc/dc變換單元的傳輸功率為:
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元的運(yùn)行控制方法,其特征在于所述dcdc變換單元的輸出電壓為: