CN110719035A - 单级dab-llc混合型双向dc-dc变换器的拓扑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单级DAB‑LLC混合型双向DC‑DC变换器的拓扑结构，包括：第一直流电源；LLC串联谐振变换器，所述LLC串联谐振变换器的第一端与所述第一直流电源的正极端电连接；DAB变换器，所述DAB变换器的第一端与所述LLC串联谐振变换器的第二端电连接，所述DAB变换器的第二端与所述第一直流电源的负极端电连接，所述DAB变换器的第三端与所述LLC串联谐振变换器的第三端电连接，所述DAB变换器的第四端与所述LLC串联谐振变换器的第四端电连接。本发明的单级DAB‑LLC混合型双向DC‑DC变换器，能够实现在开关频率保持恒定的情况下对变换器输出电压进行闭环调节，且实现正反向运行模式下能量的自然双向流动，提高变换器的传输效率和可靠性。

Description

单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构。
背景技术
近年来，直流变压器越来越被重视，人们做了大量的相关研究工作，被广泛应用于光伏储能、新能源汽车、固态变压器和负载点等需要隔离和高效率的应用，其中，大部分采用单个LLC串联谐振变换器或单个DAB变换器，但它们都有一些缺点。
在谐振频率下运行时，因为LLC串联谐振变换器可以获得软开关和低传导损耗，所以它具有最大的转换效率，而当电压增益偏离谐振点的增益时，LLC变换器的循环电流增大，从而降低了变换效率，当输出电流较大时，由于实际装置中的线路阻抗、开关装置的导通电阻和变压器的等效电阻，会引起电压降，降低输出调节能力，另外，LLC串联谐振变换器很难实现自然双向功率控制，而DAB变换器可以在实现ZVS的同时实现自然的双向功率流，但其ZVS在负载较轻的情况下难以实现，在大负荷和非单位电压增益条件下，循环电流会引起过大的电流应力，这将降低DAB变换器的效率，同时，当DAB变换器在额定负载下工作时，存在较大的关断损耗。
发明内容
本发明提供了一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其目的是为了解决传统的变换器存在的不能实现自然双向功率控制、输出调节能力低、效率低和关断损耗较大的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，包括：
第一直流电源；
LLC串联谐振变换器，所述LLC串联谐振变换器的第一端与所述第一直流电源的正极端电连接；
DAB变换器，所述DAB变换器的第一端与所述LLC串联谐振变换器的第二端电连接，所述DAB变换器的第二端与所述第一直流电源的负极端电连接，所述DAB变换器的第三端与所述LLC串联谐振变换器的第三端电连接，所述DAB变换器的第四端与所述LLC串联谐振变换器的第四端电连接。
其中，所述LLC串联谐振变换器包括：
第一输入电容，所述第一输入电容的正极端与所述第一直流电源的正极端电连接；
第一开关回路，所述第一开关回路的第一端与所述第一输入电容的正极端电连接，所述第一开关回路的第二端与所述第一输入电容的负极端电连接；
谐振电路，所述谐振电路的第一端与所述第一开关回路的第三端电连接；
励磁电感，所述励磁电感的第一端与所述谐振电路的第二端电连接，所述励磁电感的第二端与所述第一开关回路的第四端电连接；
第一变压器，所述第一变压器的原边正极端与所述励磁电感的第一端电连接，所述第一变压器的原边负极端与所述励磁电感的第二端电连接；
第二开关回路，所述第二开关回路的第一端与所述第一变压器的副边正极端电连接，所述第二开关回路的第二端与所述第一变压器的副边负极端电连接。
其中，所述DAB变换器包括：
第二输入电容，所述第二输入电容的正极端与所述第一输入电容的负极端电连接，所述第二输入电容的负极端与所述第一直流电源的负极端电连接；
第三开关回路，所述第三开关回路的第一端与所述第二输入电容的正极端电连接，所述第三开关回路的第二端与所述第二输入电容的负极端电连接；
电感，所述电感的第一端与所述第三开关回路的第三端电连接；
第二变压器，所述第二变压器的原边正极端与所述电感的第二端电连接，所述第二变压器的原边负极端与所述第三开关回路的第四端电连接；
第四开关回路，所述第四开关回路的第一端与所述第二变压器的副边正极端电连接，所述第四开关回路的第二端与所述第二变压器的副边负极端电连接。
其中，所述第一开关回路包括：
第一功率开关管，所述第一功率开关管的漏极端与所述第一输入电容的正极端电连接；
第二功率开关管，所述第二功率开关管的漏极端与所述第一功率开关管的源极端电连接，所述第二功率开关管的源极端与所述第一输入电容的负极端电连接；
第三功率开关管，所述第三功率开关管的漏极端与所述第一功率开关管的漏极端电连接；
第四功率开关管，所述第四功率开关管的漏极端与所述第三功率开关管的源极端电连接，所述第四功率开关管的源极端与所述第二功率开关管的源极端电连接。
其中，所述谐振回路包括：
谐振电容，所述谐振电容的第一端与所述第二功率开关管的源极端电连接；
谐振电感，所述谐振电感的第一端与所述谐振电容的第二端电连接，所述谐振电感的第二端与所述励磁电感的第一端电连接。
其中，所述第二开关回路包括：
第五功率开关管，所述第五功率开关管的源极端与所述第一变压器的副边正极端电连接；
第六功率开关管，所述第六功率开关管的漏极端与所述第五功率开关管的源极端电连接；
第七功率开关管，所述第七功率开关管的漏极端与所述第五功率开关管的漏极端电连接；
第八功率开关管，所述第八功率开关管的漏极端分别与所述第七功率开关管的源极端和所述第一变压器的副边负极端电连接，所述第八功率开关管的源极端与所述第六功率开关管的源极端电连接。
其中，所述第三开关回路包括：
第九功率开关管，所述第九功率开关管的漏极端与所述第二输入电容的正极端电连接；
第十功率开关管，所述第十功率开关管的漏极端分别与所述第九功率开关管的源极端和所述电感的第一端电连接，所述第十功率开关管的源极端与所述第二输入电容的负极端电连接；
第十一功率开关管，所述第十一功率开关管的漏极端与所述第九功率开关管的漏极端电连接；
第十二功率开关管，所述第十二功率开关管的漏极端分别与所述第十一功率开关管的源极端和所述第二变压器的原边负极端电连接，所述第十二功率开关管的源极端与所述第十功率开关管的源极端电连接。
其中，所述第四开关回路包括：
第十三功率开关管，所述第十三功率开关管的源极端与所述第二变压器的副边正极端电连接；
第十四功率开关管，所述第十四功率开关管的漏极端与所述第十三功率开关管的源极端电连接；
第十五功率开关管，所述第十五功率开关管的漏极端分别与所述第十三功率开关管的漏极端和所述第七功率开关管的漏极端电连接，所述第十五功率开关管的源极端与所述第二变压器的副边负极端电连接；
第十六功率开关管，所述第十六功率开关管的漏极端与所述第十五功率开关管的源极端电连接，所述第十六功率开关管的源极端分别与所述第十四功率开关管的源极端和所述第八功率开关管的源极端电连接。
其中，还包括：
输出电容，所述输出电容的第一端与所述第七功率开关管的漏极端电连接，所述输出电容的第二端与所述第八功率开关管的源极端电连接；
第二直流电源，所述第二直流电源的正极端与所述输出电容的第一端电连接，所述第二直流电源的负极端与所述输出电容的第二端电连接。
其中，还包括：
第一输入端口，所述第一输入端口的第一端与所述第一输入电容的第一端电连接，所述第一输入端口的第二端与所述第一输入电容的第二端电连接；
第二输入端口，所述第二输入端口的第一端与所述第二输入电容的第一端电连接，所述第二输入端口的第二端与所述第二输入电容的第二端电连接；
输出端口，所述输出端口的第一端与所述输出电容的第一端电连接，所述输出端口的第二端与所述输出电容的第二端电连接。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明的上述实施例所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，采用LLC串联谐振变换器与DAB变换器通过输入串联和输出并联的方式连接，通过变压器的设计使主要功率从LLC串联谐振变换器中流过，在运行过程，开关频率保持恒定，并与LLC串联谐振变换器谐振网络频率相等，从而保证系统高效率，通过闭环控制DAB变换器移相角实现输出电压调节，在负载波动时能够稳定输出，当能量流动方向发生变化时，无需更换控制逻辑，减小控制复杂程度，能够实现能量的自然双向流动，由于串联输入结构，在中高压输入场合，减小开关管器件的电压等级及成本，同时减小开关管的电压应力，延长器件使用寿命。
附图说明
图1为本发明的具体电路示意图；
图2为本发明的控制框图；
图3为本发明的波形图。
【附图标记说明】
1-第一直流电源；2-LLC串联谐振变换器；3-DAB变换器；4-第一输入电容；5-第一开关回路；6-谐振电路；7-励磁电感；8-第一变压器；9-第二开关回路；10-第二输入电容；11-第三开关回路；12-电感；13-第二变压器；14-第四开关回路；15-第一功率开关管；16-第二功率开关管；17-第三功率开关管；18-第四功率开关管；19-谐振电容；20-谐振电感；21-第五功率开关管；22-第六功率开关管；23-第七功率开关管；24-第八功率开关管；25-第九功率开关管；26-第十功率开关管；27-第十一功率开关管；28-第十二功率开关管；29-第十三功率开关管；30-第十四功率开关管；31-第十五功率开关管；32-第十六功率开关管；33-输出电容；34-第二直流电源。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的变换器存在的不能实现自然双向功率控制、输出调节能力低、效率低和关断损耗较大的问题，提供了一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构。
如图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，包括：第一直流电源1；LLC串联谐振变换器2，所述LLC串联谐振变换器2的第一端与所述第一直流电源1的正极端电连接；DAB变换器3，所述DAB变换器3的第一端与所述LLC串联谐振变换器2的第二端电连接，所述DAB变换器3的第二端与所述第一直流电源1的负极端电连接，所述DAB变换器3的第三端与所述LLC串联谐振变换器2的第三端电连接，所述DAB变换器3的第四端与所述LLC串联谐振变换器2的第四端电连接。
本发明的上述实施例所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，为双向变换器，输入输出端口可以互换，由所述LLC串联谐振变换器2和所述DAB变换器3组成，所述LLC串联谐振变换器2和所述DAB变换器3的连接方式为输入端口串联和输出端口并联，通过变换器中的变压器设计使得主要功率通过所述LLC串联谐振变换器2以保证高效率，而所述DAB变换器3用于控制电源流向和调节输出电压，具体控制方法：通过将所述输出端口的输出直流电压的给定V2*与实际所述输出端口直流采样值V2的差值作为电压控制器的输入，该电压控制器的输出用于调节所述第二变压器13原边电压和所述第二变压器13副边电压之间的移相角控制信号φ，根据移相角信号产生开关管的驱动信号，控制输出电压与功率。
其中，所述LLC串联谐振变换器2包括：第一输入电容4，所述第一输入电容4的正极端与所述第一直流电源1的正极端电连接；第一开关回路5，所述第一开关回路5的第一端与所述第一输入电容4的正极端电连接，所述第一开关回路5的第二端与所述第一输入电容4的负极端电连接；谐振电路6，所述谐振电路6的第一端与所述第一开关回路5的第三端电连接；励磁电感7，所述励磁电感7的第一端与所述谐振电路6的第二端电连接，所述励磁电感7的第二端与所述第一开关回路5的第四端电连接；第一变压器8，所述第一变压器8的原边正极端与所述励磁电感7的第一端电连接，所述第一变压器8的原边负极端与所述励磁电感7的第二端电连接；第二开关回路9，所述第二开关回路9的第一端与所述第一变压器8的副边正极端电连接，所述第二开关回路9的第二端与所述第一变压器8的副边负极端电连接。
其中，所述DAB变换器3包括：第二输入电容10，所述第二输入电容10的正极端与所述第一输入电容4的负极端电连接，所述第二输入电容10的负极端与所述第一直流电源1的负极端电连接；第三开关回路11，所述第三开关回路11的第一端与所述第二输入电容10的正极端电连接，所述第三开关回路11的第二端与所述第二输入电容10的负极端电连接；电感12，所述电感12的第一端与所述第三开关回路11的第三端电连接；第二变压器13，所述第二变压器13的原边正极端与所述电感12的第二端电连接，所述第二变压器13的原边负极端与所述第三开关回路11的第四端电连接；第四开关回路14，所述第四开关回路14的第一端与所述第二变压器13的副边正极端电连接，所述第四开关回路14的第二端与所述第二变压器13的副边负极端电连接。
本发明的上述实施例所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，为保证大部分功率通过所述LLC串联谐振变换器2中流过功率，所述第一变压器8的变比大于所述第二变压器13的变比，本发明的拓扑工作过程如下：产生开关管的驱动信号，包括第一类型驱动信号和第二类型驱动信号；驱动信号：恒定开关频率，占空比50％，第一类型驱动信号具体为：针对所述第一输入端口与所述输出端口连接的开关管，其包括十二个功率开关管驱动控制信号，分别记为：dQ1为所述第一功率开关管15的驱动控制信号，dQ2为所述第三功率开关管17的驱动控制信号，dQ3为所述第二功率开关管16的驱动控制信号，dQ4为所述第四功率开关管18的驱动控制信号，dS1为所述第五功率开关管21的驱动控制信号，dS2为所述第七功率开关管23的驱动控制信号，dS3为所述第六功率开关管22的驱动控制信号，dS4为所述第八功率开关管24的驱动控制信号，dS5为所述第十三功率开关管29的驱动控制信号，dS6为所述第十五功率开关管31的驱动控制信号，dS7为所述第十四功率开关管30的驱动控制信号，dS8为所述第十六功率开关管32的驱动控制信号；十二开关管驱动信号的特征在于dQ1与dQ3互补、dQ2与dQ4互补、dS1与dS3互补、dS2与dS4互补、dS5与dS7互补、dS6与dS8互补；其中dQ1，dQ4，dS1，dS4，dS5，dS8的驱动信号相同；第二类型驱动信号具体为：针对所述第二输入端口，其包括四个功率开关管驱动控制信号，分别记为：dQ5为所述第九功率开关管25的驱动控制信号，dQ6为所述第十一功率开关管27的驱动控制信号，dQ7为所述第十功率开关管26的驱动控制信号，dQ8为所述第十二功率开关管28的驱动控制信号；所述的四开关管驱动信号的特征在于dQ5与dQ7互补、dQ6与dQ8互补；其中dQ5，dQ8的驱动信号相同；dQ5和dS5之间的相位差由φ控制。
其中，所述第一开关回路5包括：第一功率开关管15，所述第一功率开关管15的漏极端与所述第一输入电容4的正极端电连接；第二功率开关管16，所述第二功率开关管16的漏极端与所述第一功率开关管15的源极端电连接，所述第二功率开关管16的源极端与所述第一输入电容4的负极端电连接；第三功率开关管17，所述第三功率开关管17的漏极端与所述第一功率开关管15的漏极端电连接；第四功率开关管18，所述第四功率开关管18的漏极端与所述第三功率开关管17的源极端电连接，所述第四功率开关管18的源极端与所述第二功率开关管16的源极端电连接。
其中，所述谐振回路包括：谐振电容19，所述谐振电容19的第一端与所述第二功率开关管16的源极端电连接；谐振电感20，所述谐振电感20的第一端与所述谐振电容19的第二端电连接，所述谐振电感20的第二端与所述励磁电感7的第一端电连接。
其中，所述第二开关回路9包括：第五功率开关管21，所述第五功率开关管21的源极端与所述第一变压器8的副边正极端电连接；第六功率开关管22，所述第六功率开关管22的漏极端与所述第五功率开关管21的源极端电连接；第七功率开关管23，所述第七功率开关管23的漏极端与所述第五功率开关管21的漏极端电连接；第八功率开关管24，所述第八功率开关管24的漏极端分别与所述第七功率开关管23的源极端和所述第一变压器8的副边负极端电连接，所述第八功率开关管24的源极端与所述第六功率开关管22的源极端电连接。
其中，所述第三开关回路11包括：第九功率开关管25，所述第九功率开关管25的漏极端与所述第二输入电容10的正极端电连接；第十功率开关管26，所述第十功率开关管26的漏极端分别与所述第九功率开关管25的源极端和所述电感12的第一端电连接，所述第十功率开关管26的源极端与所述第二输入电容10的负极端电连接；第十一功率开关管27，所述第十一功率开关管27的漏极端与所述第九功率开关管25的漏极端电连接；第十二功率开关管28，所述第十二功率开关管28的漏极端分别与所述第十一功率开关管27的源极端和所述第二变压器13的原边负极端电连接，所述第十二功率开关管28的源极端与所述第十功率开关管26的源极端电连接。
其中，所述第四开关回路14包括：第十三功率开关管29，所述第十三功率开关管29的源极端与所述第二变压器13的副边正极端电连接；第十四功率开关管30，所述第十四功率开关管30的漏极端与所述第十三功率开关管29的源极端电连接；第十五功率开关管31，所述第十五功率开关管31的漏极端分别与所述第十三功率开关管29的漏极端和所述第七功率开关管23的漏极端电连接，所述第十五功率开关管31的源极端与所述第二变压器13的副边负极端电连接；第十六功率开关管32，所述第十六功率开关管32的漏极端与所述第十五功率开关管31的源极端电连接，所述第十六功率开关管32的源极端分别与所述第十四功率开关管30的源极端和所述第八功率开关管24的源极端电连接。
其中，还包括：输出电容33，所述输出电容33的第一端与所述第七功率开关管23的漏极端电连接，所述输出电容33的第二端与所述第八功率开关管24的源极端电连接；第二直流电源34，所述第二直流电源34的正极端与所述输出电容33的第一端电连接，所述第二直流电源34的负极端与所述输出电容33的第二端电连接。
其中，还包括：第一输入端口，所述第一输入端口的第一端与所述第一输入电容4的第一端电连接，所述第一输入端口的第二端与所述第一输入电容4的第二端电连接；第二输入端口，所述第二输入端口的第一端与所述第二输入电容10的第一端电连接，所述第二输入端口的第二端与所述第二输入电容10的第二端电连接；输出端口，所述输出端口的第一端与所述输出电容33的第一端电连接，所述输出端口的第二端与所述输出电容33的第二端电连接。
本发明的上述实施例所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，本发明中的功率开关管为存在反并联体二极管和漏源极寄生电容的功率开关管，在正向运行模式的正常负载下，所述第一功率开关管15、所述第四功率开关管18、所述第五功率开关管21、所述第八功率开关管24、所述第十三功率开关管29和所述第十六功率开关管32同时开通于流过所述谐振电感20的电流等于所述励磁电感7的电流时，所述谐振电感20的电流为正弦信号，经过半个谐振周期后，所述谐振电感20的电流再次等于所述励磁电感7的电流，此时将所述第一功率开关管15、所述第四功率开关管18、所述第五功率开关管21、所述第八功率开关管24、所述第十三功率开关管29和所述第十六功率开关管32同时关闭；经过一段死区时间，可认为在死区时间内所述谐振电感20的电流基本不变；因此所述第三功率开关管17、所述第二功率开关管16、所述第七功率开关管23、所述第六功率开关管22、所述第十五功率开关管31和所述第十四功率开关管30也在所述谐振电感20的电流等于所述励磁电感7的电流同时导通，又经过半个谐振周期，所述谐振电感20的电流再次等于所述励磁电感7的电流，所述第三功率开关管17、所述第二功率开关管16、所述第七功率开关管23、所述第六功率开关管22、所述第十五功率开关管31和所述第十四功率开关管30同时关闭；所述第九功率开关管25和所述第十二功率开关管28同时开通于超前所述第一功率开关管15驱动信号移相角φ，并同时关闭于超前所述第三功率开关管17驱动信号移相角φ；而所述第十一功率开关管27和所述第十功率开关管26与所述第九功率开关管25和所述第十二功率开关管28开通和关闭时间互补；反向运行时同理，此时所述第九功率开关管25和所述第十二功率开关管28同时在滞后所述第一功率开关管15驱动信号移相角φ开通。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，包括：
第一直流电源；
LLC串联谐振变换器，所述LLC串联谐振变换器的第一端与所述第一直流电源的正极端电连接；
DAB变换器，所述DAB变换器的第一端与所述LLC串联谐振变换器的第二端电连接，所述DAB变换器的第二端与所述第一直流电源的负极端电连接，所述DAB变换器的第三端与所述LLC串联谐振变换器的第三端电连接，所述DAB变换器的第四端与所述LLC串联谐振变换器的第四端电连接。
2.根据权利要求1所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，所述LLC串联谐振变换器包括：
第一输入电容，所述第一输入电容的正极端与所述第一直流电源的正极端电连接；
第一开关回路，所述第一开关回路的第一端与所述第一输入电容的正极端电连接，所述第一开关回路的第二端与所述第一输入电容的负极端电连接；
谐振电路，所述谐振电路的第一端与所述第一开关回路的第三端电连接；
励磁电感，所述励磁电感的第一端与所述谐振电路的第二端电连接，所述励磁电感的第二端与所述第一开关回路的第四端电连接；
第一变压器，所述第一变压器的原边正极端与所述励磁电感的第一端电连接，所述第一变压器的原边负极端与所述励磁电感的第二端电连接；
第二开关回路，所述第二开关回路的第一端与所述第一变压器的副边正极端电连接，所述第二开关回路的第二端与所述第一变压器的副边负极端电连接。
3.根据权利要求1所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，所述DAB变换器包括：
第二输入电容，所述第二输入电容的正极端与所述第一输入电容的负极端电连接，所述第二输入电容的负极端与所述第一直流电源的负极端电连接；
第三开关回路，所述第三开关回路的第一端与所述第二输入电容的正极端电连接，所述第三开关回路的第二端与所述第二输入电容的负极端电连接；
电感，所述电感的第一端与所述第三开关回路的第三端电连接；
第二变压器，所述第二变压器的原边正极端与所述电感的第二端电连接，所述第二变压器的原边负极端与所述第三开关回路的第四端电连接；
第四开关回路，所述第四开关回路的第一端与所述第二变压器的副边正极端电连接，所述第四开关回路的第二端与所述第二变压器的副边负极端电连接。
4.根据权利要求2所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，所述第一开关回路包括：
第一功率开关管，所述第一功率开关管的漏极端与所述第一输入电容的正极端电连接；
第二功率开关管，所述第二功率开关管的漏极端与所述第一功率开关管的源极端电连接，所述第二功率开关管的源极端与所述第一输入电容的负极端电连接；
第三功率开关管，所述第三功率开关管的漏极端与所述第一功率开关管的漏极端电连接；
第四功率开关管，所述第四功率开关管的漏极端与所述第三功率开关管的源极端电连接，所述第四功率开关管的源极端与所述第二功率开关管的源极端电连接。
5.根据权利要求2所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，所述谐振回路包括：
谐振电容，所述谐振电容的第一端与所述第二功率开关管的源极端电连接；
谐振电感，所述谐振电感的第一端与所述谐振电容的第二端电连接，所述谐振电感的第二端与所述励磁电感的第一端电连接。
6.根据权利要求2所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，所述第二开关回路包括：
第五功率开关管，所述第五功率开关管的源极端与所述第一变压器的副边正极端电连接；
第六功率开关管，所述第六功率开关管的漏极端与所述第五功率开关管的源极端电连接；
第七功率开关管，所述第七功率开关管的漏极端与所述第五功率开关管的漏极端电连接；
第八功率开关管，所述第八功率开关管的漏极端分别与所述第七功率开关管的源极端和所述第一变压器的副边负极端电连接，所述第八功率开关管的源极端与所述第六功率开关管的源极端电连接。
7.根据权利要求3所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，所述第三开关回路包括：
第九功率开关管，所述第九功率开关管的漏极端与所述第二输入电容的正极端电连接；
第十功率开关管，所述第十功率开关管的漏极端分别与所述第九功率开关管的源极端和所述电感的第一端电连接，所述第十功率开关管的源极端与所述第二输入电容的负极端电连接；
第十一功率开关管，所述第十一功率开关管的漏极端与所述第九功率开关管的漏极端电连接；
第十二功率开关管，所述第十二功率开关管的漏极端分别与所述第十一功率开关管的源极端和所述第二变压器的原边负极端电连接，所述第十二功率开关管的源极端与所述第十功率开关管的源极端电连接。
8.根据权利要求3所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，所述第四开关回路包括：
第十三功率开关管，所述第十三功率开关管的源极端与所述第二变压器的副边正极端电连接；
第十四功率开关管，所述第十四功率开关管的漏极端与所述第十三功率开关管的源极端电连接；
第十五功率开关管，所述第十五功率开关管的漏极端分别与所述第十三功率开关管的漏极端和所述第七功率开关管的漏极端电连接，所述第十五功率开关管的源极端与所述第二变压器的副边负极端电连接；
第十六功率开关管，所述第十六功率开关管的漏极端与所述第十五功率开关管的源极端电连接，所述第十六功率开关管的源极端分别与所述第十四功率开关管的源极端和所述第八功率开关管的源极端电连接。
9.根据权利要求1所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，还包括：
输出电容，所述输出电容的第一端与所述第七功率开关管的漏极端电连接，所述输出电容的第二端与所述第八功率开关管的源极端电连接；
第二直流电源，所述第二直流电源的正极端与所述输出电容的第一端电连接，所述第二直流电源的负极端与所述输出电容的第二端电连接。
10.根据权利要求1所述的单级DAB-LLC混合型双向DC-DC变换器的拓扑结构，其特征在于，还包括：
第一输入端口，所述第一输入端口的第一端与所述第一输入电容的第一端电连接，所述第一输入端口的第二端与所述第一输入电容的第二端电连接；
第二输入端口，所述第二输入端口的第一端与所述第二输入电容的第一端电连接，所述第二输入端口的第二端与所述第二输入电容的第二端电连接；
输出端口，所述输出端口的第一端与所述输出电容的第一端电连接，所述输出端口的第二端与所述输出电容的第二端电连接。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112202336A (zh) * 2020-09-17 2021-01-08 华南理工大学 功率方向可自动切换的双向clllc型变换器控制方法
CN112803740A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 山东大学 混合型输入串联输出并联直流变压器的软启动方法及系统
CN112928920A (zh) * 2020-08-04 2021-06-08 台达电子工业股份有限公司 多端口双向转换器及其控制方法
CN113162429A (zh) * 2021-04-28 2021-07-23 山东大学 DAB-LLC Sigma变换器的性能提升控制方法
CN113572365A (zh) * 2021-08-12 2021-10-29 湖南华阵电子科技有限公司 基于功率实时估计的dab-llc双向变换器及同步整流方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150349649A1 (en) * 2014-06-02 2015-12-03 Utah State University Zero voltage switching operation of a minimum current trajectory for a dc-to-dc converter
CN105790591A (zh) * 2016-04-22 2016-07-20 东北电力大学 一种混合型直流变换器
CN109698626A (zh) * 2018-12-18 2019-04-30 东南大学 一种适用于中压直流配电网的组合式输入串联输出并联直流变压器及其控制方法
CN110401350A (zh) * 2019-07-01 2019-11-01 中南大学 双有源全桥双向dc-dc变换器的全负载范围zvs的移相控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150349649A1 (en) * 2014-06-02 2015-12-03 Utah State University Zero voltage switching operation of a minimum current trajectory for a dc-to-dc converter
CN105790591A (zh) * 2016-04-22 2016-07-20 东北电力大学 一种混合型直流变换器
CN109698626A (zh) * 2018-12-18 2019-04-30 东南大学 一种适用于中压直流配电网的组合式输入串联输出并联直流变压器及其控制方法
CN110401350A (zh) * 2019-07-01 2019-11-01 中南大学 双有源全桥双向dc-dc变换器的全负载范围zvs的移相控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘闯等: "混合型LLC与DAB直流变换器及其滞环控制策略", 《电力电子技术》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112928920A (zh) * 2020-08-04 2021-06-08 台达电子工业股份有限公司 多端口双向转换器及其控制方法
US11888404B2 (en) 2020-08-04 2024-01-30 Delta Electronics, Inc. Multiple-port bidirectional converter and control method thereof
US11955898B2 (en) 2020-08-04 2024-04-09 Delta Electronics, Inc. Charging and discharging device and charging and discharging system of electric vehicle
CN112202336A (zh) * 2020-09-17 2021-01-08 华南理工大学 功率方向可自动切换的双向clllc型变换器控制方法
CN112202336B (zh) * 2020-09-17 2022-02-15 华南理工大学 功率方向可自动切换的双向clllc型变换器控制方法
CN112803740A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 山东大学 混合型输入串联输出并联直流变压器的软启动方法及系统
CN112803740B (zh) * 2020-12-30 2022-03-11 山东大学 混合型输入串联输出并联直流变压器的软启动方法及系统
CN113162429A (zh) * 2021-04-28 2021-07-23 山东大学 DAB-LLC Sigma变换器的性能提升控制方法
CN113162429B (zh) * 2021-04-28 2022-06-07 山东大学 DAB-LLC Sigma变换器的性能提升控制方法
CN113572365A (zh) * 2021-08-12 2021-10-29 湖南华阵电子科技有限公司 基于功率实时估计的dab-llc双向变换器及同步整流方法
CN113572365B (zh) * 2021-08-12 2022-10-11 湖南华阵电子科技有限公司 基于功率实时估计的dab-llc双向变换器及同步整流方法

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