雙向dc/dc變換器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種雙向DC/DC變換器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙向DC/DC變換器是一種能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸?shù)闹绷髯儞Q器，其在直流不間斷電源系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)、蓄電池儲能、電動汽車、混合能源動力汽車、燃料電池和直流功率放大器等場合得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的DC/DC變換器是將可充電電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后，經(jīng)過整流濾波電路轉(zhuǎn)換為所需要的直流電從而實現(xiàn)了可充電電池的放電過程。在對可充電電池進行充電的過程中，需要單獨采用充電電路實現(xiàn)可充電電池的充電過程。因此往往導(dǎo)致DC/DC變換器的元器件數(shù)目多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0004]因此，目前有必要采用一種元器件數(shù)目少、成本低的雙向DC/DC變換器來實現(xiàn)可充電電池的充放電過程，即實現(xiàn)能量的雙向傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種雙向DC/DC變換器，包括:
[0006]推挽電路或全橋電路；
[0007]可充放電裝置，用于給所述推挽電路或所述全橋電路提供直流電；
[0008]變壓器，所述變壓器的一次側(cè)連接在所述推挽電路或全橋電路的輸出端；
[0009]半橋電路；
[0010]整流電路或整流濾波電路，所述整流電路或整流濾波電路的輸出端連接在所述半橋電路中的橋臂的兩端；
[0011]第一開關(guān)，所述第一開關(guān)可操作地使得所述變壓器的二次側(cè)和所述整流電路或整流濾波電路的輸入端連接，或使得所述變壓器的二次側(cè)的部分繞組和所述半橋電路的輸出端連接，并且使得所述變壓器的二次側(cè)的部分繞組和所述整流電路或整流濾波電路的輸入端的兩個端子斷開。
[0012]優(yōu)選的，所述推挽電路中的兩個開關(guān)管分別連接有反向并聯(lián)二極管。
[0013]優(yōu)選的，所述全橋電路中的四個開關(guān)管分別連接有反向并聯(lián)二極管。
[0014]優(yōu)選的，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感和第二開關(guān)，所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)后與所述可充放電裝置串聯(lián)，且所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)在所述可充放電裝置的正極和所述變壓器的一次側(cè)的中心抽頭之間。
[0015]優(yōu)選的，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感和第二開關(guān)，所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)后與所述可充放電裝置串聯(lián)，且所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)在所述可充放電裝置的正極和所述全橋電路的輸入端的一個端子之間。
[0016]發(fā)明提供了一種用于上述的雙向DC/DC變換器的控制方法:控制所述第一開關(guān)使得所述變壓器的二次側(cè)和所述整流電路或整流濾波電路的輸入端連接，控制所述半橋電路中的任意一個或兩個開關(guān)管截止，控制所述推挽電路或全橋電路以脈寬調(diào)制方式工作，從而使得所述可充放電裝置放電，并對所述半橋電路中的兩個電容進行充電。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感和第二開關(guān)，所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)后與所述可充放電裝置串聯(lián)，且所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)在所述可充放電裝置的正極和所述變壓器的一次側(cè)的中心抽頭之間，在本發(fā)明的控制方法中還包括控制所述第二開關(guān)導(dǎo)通。在本發(fā)明的又一個實施例中，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感和第二開關(guān)，所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)后與所述可充放電裝置串聯(lián)，且所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)在所述可充放電裝置的正極和所述全橋電路的輸入端的一個端子之間，在本發(fā)明的控制方法中還包括控制所述第二開關(guān)導(dǎo)通。
[0017]本發(fā)明還提供了一種用于上述的雙向DC/DC變換器的控制方法:控制所述第一開關(guān)使得所述變壓器的二次側(cè)的部分繞組和所述半橋電路的輸出端連接，控制所述推挽電路或全橋電路中的開關(guān)管截止，控制所述半橋電路以脈寬調(diào)制方式工作，從而使得所述半橋電路中的兩個電容交替放電，并對所述可充放電裝置進行充電。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感和第二開關(guān)，所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)后與所述可充放電裝置串聯(lián)，且所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)在所述可充放電裝置的正極和所述變壓器的一次側(cè)的中心抽頭之間，本發(fā)明的控制方法還包括控制所述第二開關(guān)斷開。在本發(fā)明的又一個實施例中，所述雙向DC/DC變換器還包括第一電感和第二開關(guān)，所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)后與所述可充放電裝置串聯(lián)，且所述第一電感和第二開關(guān)并聯(lián)在所述可充放電裝置的正極和所述全橋電路的輸入端的一個端子之間，本發(fā)明的控制方法還包括控制所述第二開關(guān)斷開。
[0018]本發(fā)明的雙向DC/DC變換器中元器件數(shù)量少，成本低。
【附圖說明】
[0019]以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中:
[0020]圖1是本發(fā)明第一個實施例的雙向DC/DC變換器的電路圖。
[0021]圖2是圖1所示的雙向DC/DC變換器在后備模式下的等效電路圖。
[0022]圖3是圖1所示的雙向DC/DC變換器在充電模式下的等效電路圖。
[0023]圖4是本發(fā)明第二個實施例的雙向DC/DC變換器的電路圖。
[0024]圖5是圖4所示的雙向DC/DC變換器在后備模式下的等效電路圖。
[0025]圖6是圖4所示的雙向DC/DC變換器在充電模式下的等效電路圖。
[0026]圖7是本發(fā)明第三個實施例的雙向DC/DC變換器的電路圖。
[0027]主要裝置符號說明
[0028]B可充電電池
[0029]Trl變壓器
[0030]Tr2變壓器
[0031]Ql?Q4、Q7?QlO金氧半場效晶體管
[0032]Dl ?DlO 二極管
[0033]S1、S2 開關(guān)
[0034]C1、C2 電容
[0035]LI?L3 電感
[0036]I推挽電路
[0037]2全橋整流電路
[0038]3半橋電路
[0039]4中心抽頭
[0040]5節(jié)點
[0041]6端子
[0042]7端子
[0043]8端子
[0044]9端子
[0045]10 節(jié)點
[0046]11 節(jié)點
[0047]12 節(jié)點
[0048]13 節(jié)點
[0049]14 端子
[0050]15整流濾波電路
[0051]16全橋電路
[0052]17 端子
【具體實施方式】
[0053]為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0054]圖1是本發(fā)明第一個實施例的雙向DC/DC變換器的電路圖。如圖1所示，包括推挽電路1、全橋整流電路2、半橋電路3、變壓器Trl和開關(guān)SI。推挽電路I包括金氧半場效晶體管Q1、金氧半場效晶體管Q2，其中金氧半場效晶體管Ql和金氧半場效晶體管Q2分別具有寄生二極管Dl和寄生二極管D2。金氧半場效晶體管Ql的漏極和金氧半場效晶體管Q2的漏極作為推挽電路I的輸出端與變壓器Trl的一次側(cè)連接，金氧半場效晶體管Ql的源極和金氧半場效晶體管Q2的源極相連接并具有節(jié)點5，變壓器Trl的一次側(cè)的中心抽頭4和節(jié)點5作為推挽電路I的輸入端，在推挽電路I的輸入端連接有能夠提供直流電的可充電電池B。全橋整流電路2包括二極管D3?D6，其中二極管D3的陽極和二極管D4的陰極連接并具有節(jié)點10，二極管D5的陽極和二極管D6的陰極連接并具有節(jié)點11，節(jié)點10和節(jié)點11作為全橋整流電路2的輸入端，二極管D5的陰極和二極管D6的陽極作為全橋整流電路2的輸出端。半橋電路3包括金氧半場效晶體管Q3、金氧半場效晶體管Q4、電容