CN106972777A - 一种高效双向ac‑dc变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种所述高效双向AC‑DC变换器，其包括依次连接的变压器、交直流双向功率变换电路以及滤波电容，所述变压器初级绕组的同名端及次级绕组的异名端两端作为该高效双向AC‑DC变换器的第一连接端，所述变压器初级绕组的异名端及次级绕组的同名端均与所述交直流双向功率变换电路连接，所述滤波电容的两端作为该高效双向AC‑DC变换器的第二连接端。本发明将变压器运用到该高效双向AC‑DC变换器中，本发明所使用的变压器把两个电感通过磁集成技术集成在一起，以减小电感绕线的匝数，和现有技术所使用的电感相比，体积较小，且可获得较高的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及电源转换技术领域，更具体地涉及一种高效双向AC-DC变换器。
背景技术
目前，运用于电源供应器的电源转换系统中的交直流转换模块可将工频的交流输入电压变换为直流电压，使得电源转换系统满足相关的标准。如图1所示，现有技术中的双向AC-DC变换器包括依次连接的电感电路1、交直流双向功率变换电路2以及滤波电容C1，所述电感电路1包括两个电感，两个所述电感分别串联于所述外部电源输出端和所述交直流双向功率变换电路2之间。该变换器可以实现交直流双向功率变换，以实现能量的双向流动，即能量可从电网传送至电源储能器件，也可从电源储能器件传送回电网。但电感电路1中的电感体积较大、绕线较多，电路工作效率较低。
鉴于此，有必要提供一种高效的双向AC-DC变换器以解决上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效的双向AC-DC变换器。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高效双向AC-DC变换器，其包括依次连接的变压器、交直流双向功率变换电路以及滤波电容，所述变压器初级绕组的同名端及次级绕组的异名端两端作为该高效双向AC-DC变换器的第一连接端，所述变压器初级绕组的异名端及次级绕组的同名端均与所述交直流双向功率变换电路连接，所述滤波电容的两端作为该高效双向AC-DC变换器的第二连接端。基于该电路设计，所述变压器将两个电感通过磁集成技术集成在一起，可减小电感绕线的匝数，和现有技术所使用的电感相比，体积较小，且可获得较高的工作效率。
其进一步技术方案为：所述交直流双向功率变换电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管以及第六开关管；其中，所述第一开关管与所述第二开关管反向串联构成双向开关，并连接至所述变压器初级绕组的异名端及次级绕组的同名端之间，所述第三开关管及第四开关管和所述第五开关管及第六开关管分别串联构成一个桥臂，两个桥臂并联在一起连接至滤波电容两端，两个桥臂的中点分别与所述变压器初级绕组的异名端及次级绕组的同名端连接。基于上述设计，不论所述双向AC-DC变换器是工作在整流模式还是逆变模式、所述第一开关管Q1及第二开关管Q2处于开通状态还是关断状态，都能保持所述交直流双向功率变换电路的两个桥臂中点之间电压恒定，以获得优异的EMI性能。
其进一步技术方案为：所述开关管选用MOSFET、SiC或IGBT。
与现有技术相比，本发明将变压器运用到该高效双向AC-DC变换器中，即将该变压器初级绕组的同名端及次级绕组的异名端两端作为该高效双向AC-DC变换器的第一连接端，其初级绕组的异名端及次级绕组的同名端与所述变换器中的交直流双向功率变换电路连接，本发明所使用的变压器把两个电感通过磁集成技术集成在一起，以减小电感绕线的匝数，和现有技术所使用的电感相比，体积较小，且可获得较高的工作效率。
附图说明
图1是现有的双向AC-DC变换器的电路示意图。
图2是本发明高效双向AC-DC变换器一实施例的电路示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
参照图2，图2展示了本发明高效双向AC-DC变换器10一实施例的电路图。本发明的高效双向AC-DC变换器10包括依次连接的变压器T1、交直流双向功率变换电路11以及滤波电容C1，所述变压器T1初级绕组的同名端及次级绕组的异名端两端作为该高效双向AC-DC变换器10的第一连接端，所述变压器T1初级绕组的异名端及次级绕组的同名端均与所述交直流双向功率变换电路11连接，所述滤波电容C1的两端作为该高效双向AC-DC变换器10的第二连接端。本实施例中，当能量正向流通时，所述第一连接端作为交流输入端，连接外部交流电源，则所述第二连接端作为直流输出端，可连接外接负载；而当能量反向流通时，则第二连接端作为直流输入端，则第一连接端作为交流输出端。基于该电路设计，所述变压器T1是把两个电感通过磁集成技术集成在一起，以减小电感绕线的匝数，和现有技术所使用的电感相比，体积较小，且可获得较高的工作效率。
在附图所示的实施例中，所述交直流双向功率变换电路11包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5以及第六开关管Q6；所述开关管内均自带有二极管。优选地，所述开关管选用MOSFET、SiC或IGBT，以实现更好的电路性能。其中，所述第一开关管Q1与所述第二开关管Q2反向串联构成双向开关，并连接至所述变压器T1初级绕组的异名端及次级绕组的同名端之间，所述第三开关管Q3及第四开关管Q4和所述第五开关管Q5及第六开关管Q6分别串联构成一个桥臂，两个桥臂并联在一起连接至滤波电容C1两端，两个桥臂的中点分别与所述变压器T1初级绕组的异名端及次级绕组的同名端连接。基于上述设计，本实施例中不论所述双向AC-DC变换器是工作在整流模式还是逆变模式、所述第一开关管Q1及第二开关管Q2处于开通状态还是关断状态，都能保持所述交直流双向功率变换电路的两个桥臂中点之间电压恒定，以获得优异的EMI性能。
该高效双向AC-DC变换器的工作原理：当第一开关管Q1以及第二开关管Q2导通时，变压器T1储能。正半波周期时，外部输入交流电流从变压器T1初级绕组同名端流入，通过其初级绕组的异名端，再流经第一开关管Q1、第二开关管Q2以及变压器T1次级绕组的同名端，最终从其次级绕组的异名端流回外部电源。负半波周期时，外部输入交流电流从变压器T1次级绕组异名端流入，通过其次级绕组的同名端，再流经第二开关管Q2、第一开关管Q1以及变压器T1初级绕组的异名端，最终从其初级绕组的同名端流回外部电源。
当第一开关管Q1以及第二开关管Q2关闭时，变压器T1放电，有外部电源输入时变压器T1和外部电源将会同时给滤波电容C1充电。有外部电源输入且电流为正半波周期时，外部输入交流电流从变压器T1初级绕组同名端流入，通过其初级绕组的异名端，再流经第三开关管Q3、滤波电容C1、第六开关管Q6以及变压器T1次级绕组的同名端，最终从其次级绕组的异名端流回外部电源。负半波周期时，外部输入交流电流从变压器T1次级绕组异名端流入，通过其次级绕组的同名端，再流经第五开关管Q5、滤波电容C1、第四开关管Q4以及变压器T1初级绕组的异名端，最终从其初级绕组的同名端流回外部电源。可理解地，变压器T1给滤波电容C1充电过程电流流向与上述过程类似，再此不再赘述。
综上所述，本发明将变压器运用到该高效双向AC-DC变换器中，即将该变压器初级绕组的同名端及次级绕组的异名端两端作为该高效双向AC-DC变换器的第一连接端，其初级绕组的异名端及次级绕组的同名端与所述变换器中的交直流双向功率变换电路连接，本发明所使用的变压器把两个电感通过磁集成技术集成在一起，可减小电感绕线的匝数，和现有技术所使用的电感相比，体积较小，且可获得较高的工作效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高效双向AC-DC变换器，其特征在于：所述高效双向AC-DC变换器包括依次连接的变压器、交直流双向功率变换电路以及滤波电容，所述变压器初级绕组的同名端及次级绕组的异名端两端作为该高效双向AC-DC变换器的第一连接端，所述变压器初级绕组的异名端及次级绕组的同名端均与所述交直流双向功率变换电路连接，所述滤波电容的两端作为该高效双向AC-DC变换器的第二连接端。
2.如权利要求1所述的高效双向AC-DC变换器，其特征在于：所述交直流双向功率变换电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管以及第六开关管；其中，所述第一开关管与所述第二开关管反向串联构成双向开关，并连接至所述变压器初级绕组的异名端及次级绕组的同名端之间，所述第三开关管及第四开关管和所述第五开关管及第六开关管分别串联构成一个桥臂，两个桥臂并联在一起连接至滤波电容两端，两个桥臂的中点分别与所述变压器初级绕组的异名端及次级绕组的同名端连接。
3.如权利要求2所述的高效双向AC-DC变换器，其特征在于：所述开关管选用MOSFET、SiC或IGBT。
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- 2017-05-19 CN CN201710359013.1A patent/CN106972777A/zh active Pending
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