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)。
[0017]上述變換器中，箝位電容Cll，C12、C21、C31、C41、C42的作用是，在開關(guān)管截止時(shí)將其電壓箝位在一個(gè)恒定值，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定。
[0018]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型提出的大功率直流輸入/輸出雙向變換器的工作原理和工作過程:
[0019]當(dāng)能量從圖1所示的直流輸入U(xiǎn)l向直流輸出U2轉(zhuǎn)換時(shí)，Ul側(cè)的功率開關(guān)管S11、S13、S21工作在圖2所示開關(guān)臂I和開關(guān)臂2的脈寬調(diào)制PWM方式，S12、S14、S22截止。U2側(cè)的功率開關(guān)管S32、S42、S44工作在圖2所示開關(guān)臂3和開關(guān)臂4的脈寬調(diào)制PWM方式下，S31、S41、S43截止。在Ul側(cè)S11、S13、S21導(dǎo)通時(shí)，如果U2側(cè)的S32、S42、S44導(dǎo)通，輸入電壓Ul全部加到電感L上，電能以磁場(chǎng)能的形式存儲(chǔ)在電感L中，負(fù)載由C41、C42供電。在Ul側(cè)S11、S13、S21導(dǎo)通時(shí)，如果U2側(cè)的S32、S42、S44關(guān)斷，輸入電壓Ul和電感L的儲(chǔ)能，向電容C31、C41、C42和負(fù)載轉(zhuǎn)移。從而實(shí)現(xiàn)從輸入端Ul向輸出端U2方向流動(dòng)。
[0020]當(dāng)能量從圖1所示的直流輸出U2向直流輸入U(xiǎn)l轉(zhuǎn)換時(shí)，Ul側(cè)的功率開關(guān)管S11、S13、S21截止，S12、S14、S22工作在圖2所示開關(guān)臂I和開關(guān)臂2的脈寬調(diào)制PWM方式。U2側(cè)的功率開關(guān)管S32、S42、S44截止，S31、S41、S43工作在圖2所示開關(guān)臂3和開關(guān)臂4的脈寬調(diào)制PWM方式。在U2側(cè)S31、S41、S43導(dǎo)通時(shí)，如果Ul側(cè)的S12、S14、S22導(dǎo)通，輸出電壓U2全部加到電感L上，電能以磁場(chǎng)能的形式存儲(chǔ)在電感L中，輸入側(cè)由C11、C12供電。在U2側(cè)S31、S41、S43導(dǎo)通時(shí)，如果Ul側(cè)的S12、S14、S22關(guān)斷，輸出電壓U2和電感L的儲(chǔ)能，向電容C21、C11、C12和輸入側(cè)轉(zhuǎn)移。從而實(shí)現(xiàn)從輸出端U2向輸入端Ul方向流動(dòng)。
[0021]通過調(diào)整開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，就可以改變電壓和電流的大小。當(dāng)變換器要將能量從Ul向U2正向流動(dòng)時(shí)，對(duì)開關(guān)臂I和開關(guān)臂2施加頻率都為1/T1，占空比為Dl的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)，對(duì)開關(guān)臂3和開關(guān)臂4施以頻率都為1/T2，占空比為D2的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)，如圖所示，圖2(a)是占空KD0.5時(shí)直流雙向變換器的脈寬調(diào)制PWM控制信號(hào)時(shí)序圖，圖2(b)是占空比D1XXS時(shí)的脈寬調(diào)制PWM控制信號(hào)時(shí)序圖?？梢酝茖?dǎo)出，變換器輸出電壓和輸入電壓間的關(guān)系為:U2/U1 = D1/D2。當(dāng)輸入電壓一定時(shí)，輸出電壓的大小不僅跟左側(cè)橋臂開關(guān)管的占空比有關(guān)，也與右側(cè)橋臂的占空比有關(guān)。輸入輸出電壓始終與左、右側(cè)橋臂的占空比比例大小成反比。通過調(diào)整占空比D1、D2，就能實(shí)現(xiàn)不同的電壓、電流輸出。
[0022]由于結(jié)構(gòu)的完全對(duì)稱性，上述關(guān)系也適用于從U2向Ul流動(dòng)時(shí)的情況。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率直流輸入/輸出雙向變換器，其特征在于該雙向變換器由第一開關(guān)臂、第二開關(guān)臂、第三開關(guān)臂和第四開關(guān)臂串聯(lián)組成，所述的第一開關(guān)臂并聯(lián)在雙向變換器的輸入端電壓Ul上，第四開關(guān)臂并聯(lián)在雙向變換器的輸出端電壓U2上，所述的第一開關(guān)臂和第三開關(guān)臂之間，通過一個(gè)儲(chǔ)能電感L串聯(lián)； 所述的第一開關(guān)臂包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一箝位電容和第二箝位電容，所述的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管相互串聯(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(yīng)的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管并聯(lián)，第一箝位電容與串聯(lián)后的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管并聯(lián)，第二箝位電容與串聯(lián)后的第三開關(guān)管和第四開關(guān)管并聯(lián)； 所述的第二開關(guān)臂包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第五二極管、第六二極管和第三箝位電容，第五開關(guān)管和第六開關(guān)管相互串聯(lián)，所述的第五二極管和第六二極管分別與第五開關(guān)管和第六開關(guān)管相互并聯(lián)，所述的第三箝位電容與串聯(lián)后的第五開關(guān)管和第六開關(guān)管并聯(lián); 所述的第三開關(guān)臂包括第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第七二極管、第八二極管和第四箝位電容，所述的第七開關(guān)管和第八開關(guān)管相互串聯(lián)，所述的第七二極管和第八二極管分別與第七開關(guān)管和第八開關(guān)管相互并聯(lián)，所述的第四箝位電容與串聯(lián)后的第七開關(guān)管和第八開關(guān)管并聯(lián)； 所述的第四開關(guān)臂包括第九開關(guān)管、第十開關(guān)管、第十一開關(guān)管、第十二開關(guān)管、第九二極管、第十二極管、第十一二極管、第十二二極管、第五箝位電容和第六箝位電容，所述的第九開關(guān)管、第十開關(guān)管、第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管相互串聯(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、第十開關(guān)管、第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管并聯(lián)，所述的第五箝位電容與串聯(lián)后的第九開關(guān)管和第十開關(guān)管并聯(lián)，所述的第六箝位電容與串聯(lián)后的第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管并聯(lián)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大功率直流輸入/輸出雙向變換器，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。該雙向變換器由第一開關(guān)臂、第二開關(guān)臂、第三開關(guān)臂和第四開關(guān)臂串聯(lián)組成，第一開關(guān)臂并聯(lián)在雙向變換器的輸入端電壓上，第四開關(guān)臂與雙向變換器的輸出端電壓上，第一開關(guān)臂2和第三開關(guān)臂之間，通過一個(gè)儲(chǔ)能電感串聯(lián)。本變換器可以在輸入、輸出兩個(gè)方向上同時(shí)實(shí)現(xiàn)升壓或降壓。采用開關(guān)模塊級(jí)聯(lián)組合，降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力，增大電路的輸入電壓范圍，可以應(yīng)用在電壓較高或功率較大的場(chǎng)合。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，降低了設(shè)備成本。并且通過交錯(cuò)開關(guān)方式，減小了開關(guān)損耗，降低了裝置的電磁干擾，提高了效率。
【IPC分類】H02M3-137
【公開號(hào)】CN204538966
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520128335
【發(fā)明人】馬鳴飛
【申請(qǐng)人】北京凱源新能科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日