一種大功率直流輸入/輸出雙向變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種直流輸入和輸出電壓可以雙向變化的裝置，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的直流輸入/輸出雙向變換器多采用兩電平降壓/升壓結(jié)構(gòu)，每個開關(guān)管承受的電壓應力均為輸入或輸出電壓，受開關(guān)管的限制，很難實現(xiàn)大電壓下的應用，并且目前這種采用兩電平降壓/升壓的結(jié)構(gòu)對穩(wěn)定輸出電壓的效果不明顯。隨著直流雙向變換器逐漸在電動汽車、電力系統(tǒng)、國防軍工、工業(yè)控制等領(lǐng)域的廣泛應用，要求直流雙向變換器能夠處理越來越高的電壓等級和容量等級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提出一種直流輸入和輸出電壓可以雙向變化的裝置，運用拓撲綜合方法，對開關(guān)臂進行擴展，構(gòu)建一個由開關(guān)管、二極管、鉗位電容組成的開關(guān)臂，建立直流雙向變換器的拓撲，以得到更大的電壓或電流范圍，使其能夠用于電動汽車、新能源發(fā)電、以及儲能系統(tǒng)等中高壓大容量場合。
[0004]本實用新型提出的大功率直流輸入/輸出雙向變換器，由第一開關(guān)臂1、第二開關(guān)臂2、第三開關(guān)臂3和第四開關(guān)臂4串聯(lián)組成，所述的第一開關(guān)臂I并聯(lián)在雙向變換器的輸入端電壓Ul上，第四開關(guān)臂4并聯(lián)在雙向變換器的輸出端電壓U2上，所述的第一開關(guān)臂2和第三開關(guān)臂3之間，通過一個儲能電感L串聯(lián)；
[0005]所述的第一開關(guān)臂I包括第一開關(guān)管S11、第二開關(guān)管S12、第三開關(guān)管S13、第四開關(guān)管S14、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一箝位電容Cll和第二箝位電容C12，所述的第一開關(guān)管S11、第二開關(guān)管S12、第三開關(guān)管S13和第四開關(guān)管S14相互串聯(lián)，所述的第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管分別與相應的第一開關(guān)管S11、第二開關(guān)管S12、第三開關(guān)管S13和第四開關(guān)管S14并聯(lián)，第一箝位電容Cll與串聯(lián)后的第一開關(guān)管Sll和第二開關(guān)管S12并聯(lián)，第二箝位電容C12與串聯(lián)后的第三開關(guān)管S13和第四開關(guān)管S14并聯(lián)；
[0006]所述的第二開關(guān)臂2包括第五開關(guān)管S21、第六開關(guān)管S22、第五二極管、第六二極管和第三箝位電容C21，第五開關(guān)管S21和第六開關(guān)管S22相互串聯(lián)，所述的第五二極管和第六二極管分別與第五開關(guān)管S21和第六開關(guān)管S22相互并聯(lián)，所述的第三箝位電容C21與串聯(lián)后的第五開關(guān)管S21和第六開關(guān)管S22并聯(lián)；
[0007]所述的第三開關(guān)臂3包括第七開關(guān)管S31、第八開關(guān)管S32、第七二極管、第八二極管和第四箝位電容C31，所述的第七開關(guān)管S31和第八開關(guān)管S32相互串聯(lián)，所述的第七二極管和第八二極管分別與第七開關(guān)管S31和第八開關(guān)管S32相互并聯(lián)，所述的第四箝位電容C31與串聯(lián)后的第七開關(guān)管S31和第八開關(guān)管S32并聯(lián)；
[0008]所述的第四開關(guān)臂4包括第九開關(guān)管41、第十開關(guān)管42、第十一開關(guān)管43、第十二開關(guān)管44、第九二極管、第十二極管、第十一二極管、第十二二極管、第五箝位電容C41和第六箝位電容C42，所述的第九開關(guān)管41、第十開關(guān)管42、第十一開關(guān)管43和第十二開關(guān)管44相互串聯(lián)，所述的第九二極管、第十二極管、第十一二極管和第十二二極管分別與第九開關(guān)管41、第十開關(guān)管42、第十一開關(guān)管43和第十二開關(guān)管44并聯(lián)，所述的第五箝位電容C41與串聯(lián)后的第九開關(guān)管41和第十開關(guān)管42并聯(lián)，所述的第六箝位電容C42與串聯(lián)后的第十一開關(guān)管43和第十二開關(guān)管44并聯(lián)。
[0009]本實用新型提出的大功率直流輸入/輸出雙向變換器，其優(yōu)點是:當本實用新型的大功率直流輸入/輸出雙向變換器用于大功率高壓場合時，可以降低開關(guān)管的承受電壓水平，因此可以以耐壓值低的電力電子器件代替耐壓值高的電力電子器件去完成大功率高壓下的工作，從而降低設備成本。本變換器中，每個開關(guān)管承受的電壓水平僅為母線電壓的1/(η-1) (η為電平數(shù))，從而增大電路的輸入電壓范圍，使變換器可以工作在電壓較高或功率較大的場合。通過調(diào)整變換器中左側(cè)、右側(cè)橋臂的占空比，可以在兩個方向上，同時實現(xiàn)升壓或降壓，控制策略更為靈活，應用領(lǐng)域更廣，而且無需變壓器就能夠?qū)崿F(xiàn)大變壓比變換，有利于降低設備成本，減小設備體積。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型提出的大功率直流輸入/輸出雙向變換器的電路原理圖。
[0011]圖2(a)是占空KD^0.5時直流雙向變換器的脈寬調(diào)制PWM控制信號時序圖，圖2(b)是占空比D1S 0.5時的脈寬調(diào)制PWM控制信號時序圖。
【具體實施方式】
[0012]本實用新型提出的大功率直流輸入/輸出雙向變換器，其電路原理圖如圖1所示，由第一開關(guān)臂1、第二開關(guān)臂2、第三開關(guān)臂3和第四開關(guān)臂4串聯(lián)組成，所述的第一開關(guān)臂I并聯(lián)在雙向變換器的輸入端電壓Ul上，第四開關(guān)臂4并聯(lián)在雙向變換器的輸出端電壓U2上，所述的第一開關(guān)臂2和第三開關(guān)臂3之間，通過一個儲能電感L串聯(lián)；
[0013]所述的第一開關(guān)臂I包括第一開關(guān)管S11、第二開關(guān)管S12、第三開關(guān)管S13、第四開關(guān)管S14、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一箝位電容Cll和第二箝位電容C12，所述的第一開關(guān)管S11、第二開關(guān)管S12、第三開關(guān)管S13和第四開關(guān)管S14相互串聯(lián)，所述的第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管分別與相應的第一開關(guān)管S11、第二開關(guān)管S12、第三開關(guān)管S13和第四開關(guān)管S14并聯(lián)，第一箝位電容Cll與串聯(lián)后的第一開關(guān)管Sll和第二開關(guān)管S12并聯(lián)，第二箝位電容C12與串聯(lián)后的第三開關(guān)管S13和第四開關(guān)管S14并聯(lián)；
[0014]所述的第二開關(guān)臂2包括第五開關(guān)管S21、第六開關(guān)管S22、第五二極管、第六二極管和第三箝位電容C21，第五開關(guān)管S21和第六開關(guān)管S22相互串聯(lián)，所述的第五二極管和第六二極管分別與第五開關(guān)管S21和第六開關(guān)管S22相互并聯(lián)，所述的第三箝位電容C21與串聯(lián)后的第五開關(guān)管S21和第六開關(guān)管S22并聯(lián)；
[0015]所述的第三開關(guān)臂3包括第七開關(guān)管S31、第八開關(guān)管S32、第七二極管、第八二極管和第四箝位電容C31，所述的第七開關(guān)管S31和第八開關(guān)管S32相互串聯(lián)，所述的第七二極管和第八二極管分別與第七開關(guān)管S31和第八開關(guān)管S32相互并聯(lián)，所述的第四箝位電容C31與串聯(lián)后的第七開關(guān)管S31和第八開關(guān)管S32并聯(lián)；
[0016]所述的第四開關(guān)臂4包括第九開關(guān)管41、第十開關(guān)管42、第十