CN104218814A - 一种大功率串联谐振dc/dc并联的拓扑电路 - Google Patents

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周细文
吴晓春
章辉
马华峰
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Abstract

本发明涉及一种大功率串联谐振DC/DC并联的拓扑电路，包括：至少两个并联的串联谐振DC/DC电路；外网直流电接入所述并联的串联谐振DC/DC电路的输入端，且该并联的串联谐振DC/DC电路的输出端作为所述拓扑电路的输出端；所述串联谐振DC/DC电路包括：单相逆变电路，与该单相逆变电路相连的高频谐振电路，与该高频谐振电路相连的单相整流电路；所述高频谐振电路包括：谐振电容、与该谐振电容相连的高频变压器。本发明的拓扑电路的主电路由串联谐振并联拓扑电路组成，至少两个串联谐振DC/DC电路并联运行，具有均流和均功率效果好，不容易产生环流，单台功率扩展容易的特点。

Description

一种大功率串联谐振DC/DC并联的拓扑电路
技术领域
本发明涉及一种大功率串联谐振DC/DC并联的拓扑电路及工作方法。
背景技术
随着我国经济的发展，汽车的销量保持高速的发展，车辆尾气的排放成为我国环境保护所面临的重要问题之一。电动公交车的推广是实现低碳交通，电动公交车利用风能、太阳能等新型能源进行充电，可节省能源，做好节能减排，减少城市环境的污染具有极其重要意义。而在双源电动公交车中，DC-DC电源是必不可少的设备，它是将波动较大的输入电压经过有效转换，输出较稳定的直流电压供给汽车驱动系统，同时完成对蓄电池的充电工作等。目前，国内双源电动公交车DC-DC电源装置采用的是非隔离型DC-DC斩波电路实现电压的变换，国外采用大功率串联谐振DC-DC串联拓扑电路（内部由两套小功率的串联谐振DC/DC串联而成），给汽车驱动系统供电，并对蓄电池进行充电。
目前，国内双源汽车采用非隔离型DC-DC斩波电路的缺点是：
（1）无隔离，容易带来安全隐患；
（2）不能同时实现升压和降压功能；
（3）采用硬开关技术，开关频率不能太高，功耗较大；
国外采用串联谐振DC-DC串联拓扑电路的缺点：
（1）串联的两台DC/DC之间如果高频变压器参数有偏差，则电压容易偏离；
（2）两台串联DC/DC的输出电流和功率也容易产生偏差；
（3）不适合外部多套DC/DC直接并联。
发明内容
本发明的目的是提供一种大功率串联谐振DC/DC并联的拓扑电路，该拓扑电路解决了由高频变压器参数偏差造成的输出电压偏差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种大功率串联谐振DC/DC并联的拓扑电路，包括：至少两个并联的串联谐振DC/DC电路；外网直流电接入所述并联的串联谐振DC/DC电路的输入端，且该并联的串联谐振DC/DC电路的输出端作为所述拓扑电路的输出端；所述串联谐振DC/DC电路包括：单相逆变电路，与该单相逆变电路相连的高频谐振电路，与该高频谐振电路相连的单相整流电路；所述高频谐振电路包括：谐振电容、与该谐振电容相连的高频变压器。
进一步，所述拓扑电路还包括：所述并联的串联谐振DC/DC电路输入端连接有防反二极管。
进一步，为了提高所述拓扑电路的转换效率，所述拓扑电路还包括：控制器，适于接入直流电网的暂稳态IGBT模块，该暂稳态IGBT模块的输入、输出端并联一预充电电阻；所述控制器与所述暂稳态IGBT模块的控制端相连，且该控制器适于在输入零电流时控制所述暂稳态IGBT模块开通或输入零电压时控制所述暂稳态IGBT模块关断。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明的拓扑电路的主电路由串联谐振并联拓扑电路组成，至少两个串联谐振DC/DC电路并联运行，具有均流和均功率效果好，不容易产生环流，单台功率扩展容易的特点；并且同时实现升压和降压功能，输入电压波动较大时，输出电压稳定。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的拓扑电路的电路结构框图；
图2为本发明的单相逆变电路的电路图；
图3为本发明的单相整流电路的电路图。
其中，快速熔断器FU、直流塑壳断路器QF、输入电抗器L、暂稳态IGBT模块U3、预充电电阻R、防反二级管VD、单相逆变电路U1、谐振电容C1、高频变压器TC1、单相整流电路U2、输出电抗器L1。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
见图1至图3，一种大功率串联谐振DC/DC并联的拓扑电路，包括：至少两个并联的串联谐振DC/DC电路；外网直流电接入所述并联的串联谐振DC/DC电路的输入，且该并联的串联谐振DC/DC电路的输出端作为所述拓扑电路的输出端；所述串联谐振DC/DC电路包括：单相逆变电路，与该单相逆变电路相连的高频谐振电路，与该高频谐振电路相连的单相整流电路；所述高频谐振电路包括：谐振电容、与该谐振电容相连的高频变压器。
所述拓扑电路还包括：所述并联的串联谐振DC/DC电路输入端连接有防反二极管。
所述拓扑电路还包括：控制器，适于接入直流电网的暂稳态IGBT模块，该暂稳态IGBT模块的输入、输出端并联一预充电电阻；所述控制器与暂稳态IGBT模块的控制端相连，且该控制器适于在输入零电流时控制所述暂稳态IGBT模块开通或输入零电压时控制所述暂稳态IGBT模块关断。
具体的，所述拓扑电路包括：快速熔断器FU、直流塑壳断路器QF、输入电抗器L、暂稳态IGBT模块U3、预充电电阻R、防反二级管VD、单相逆变电路U1、谐振电容C1、高频变压器TC1、单相整流电路U2和输出电抗器L1。单相逆变电路U1由4只IGBT模块构成（电路图如图2所示），单相整流电路U2由4只二级管模块构成（电路图如图3所示）。
直流断路器QF的输入正极端经快速熔断器FU连接于直流电网正极，直流断路器QF的输入负极端直接连接于直流电网负极，快速熔断器对后续电路起到短路保护作用，利用直流断路器可实现设备的合闸和分闸。直流断路器QF的输出正极端连接于输出电抗器L1一端 ，暂稳态IGBT模块U3的输入端与输出电抗器L1另一端相连，暂稳态IGBT模块U3的另一端与防反二级管VD相连，单相逆变电路U1将经防反二级管VD的正极和直流塑壳断路器QF输出负极组成的直流电压变换为交流电压，由谐振电容C1和高频变压器TC1串联组成的高频谐振电路相连。单相整流电路U2分别与高频变压器TC1的另一侧相连，将交流电转换成直流电。输出电抗器L1输出有效的直流电。由单相逆变电路U1，单相整流电路U2 ，谐振电容C1，高频变压器TC1，输出电抗器L1，输出滤波电容Cd1构成串联谐振DC/DC电路，且由n个相同的串联谐振DC/DC电路并联。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种大功率串联谐振DC/DC并联的拓扑电路，其特征在于包括：
至少两个并联的串联谐振DC/DC电路；
外网直流电接入所述并联的串联谐振DC/DC电路的输入端，且该并联的串联谐振DC/DC电路的输出端作为所述拓扑电路的输出端；
所述串联谐振DC/DC电路包括：单相逆变电路，与该单相逆变电路相连的高频谐振电路，与该高频谐振电路相连的单相整流电路；所述高频谐振电路包括：谐振电容、与该谐振电容相连的高频变压器。
2.根据权利要求1所述的拓扑电路，其特征在于，所述拓扑电路还包括：所述并联的串联谐振DC/DC电路输入端连接有防反二极管。
3.根据权利要求2所述的拓扑电路，其特征在于，所述拓扑电路还包括：控制器，适于接入直流电网的暂稳态IGBT模块，该暂稳态IGBT模块的输入、输出端并联一预充电电阻；
所述控制器与暂稳态IGBT模块的控制端相连，且该控制器适于在输入零电流时控制所述暂稳态IGBT模块开通或输入零电压时控制所述暂稳态IGBT模块关断。
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