CN111181410A - 一种减小电解电容纹波电流的双向变换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种减小电解电容纹波电流的双向变换电路，包括依次连接第一CLC滤波电路、第二CLC滤波电路和DAB变换器；第一CLC滤波电路和第二CLC滤波电路连接组成相同，包括第一电容元器件、第二电容元器件和电感，其中第一电容元器件、电感和所述第二电容元气件依次串联连接，第一电容元器件为电解电容，第二电容元器件为金膜电容。本发明有益效果在于：在电解电容和DAB变换器之间串联金膜电容和电感，解决了电解电容因纹波电流大而发热严重的问题，提高了电解电容的寿命，而且因电解电容的数量大幅减少，节约了很多空间，调高了DAB变换器的功率密度。同时，因电容数量减少，整体成本也更低。

Description

一种减小电解电容纹波电流的双向变换电路
技术领域
本发明属于电子电路领域，尤其涉及一种进行电能双向传输的可减小电解电容纹波电流的双向变换电路。
背景技术
随着智能电网和能源互联化的快速发展，将电能进行双向变换传输的产品的成为该领域的市场热点。对于DAB变换器(Dual Active Full Bridge Converter)，有一个技术难点：DAB变换器的原边或副边的母线电容的纹波电流很大，从而导致电解电容发热严重，大幅降低了电解电容的寿命。
目前，业内解决这个问题的主流方法是：采用很多个电解电容并联，一起分担纹波电流。这个方法的优点是，简单易于实现，当并联的电解电容的数量足够多时，单个电解电容的纹波电流就会下降很多，从而降低了电解电容的温升。其缺点有三个：首先，电解电容的数量太多，成本高；其次，占用了较大的空间，降低了DAB变换器的功率密度；最后，多个电解电容并联时，受布局等因素的影响，电容之间存在着不均流的情况，部分电容因分流的纹波电流较多，依然会存在发热严重的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种进行电能双向传输的可减小电解电容纹波电流的双向变换电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种双向变换电路，其特征在于，所述双向变换电路包括第一CLC滤波电路、第二CLC滤波电路和DAB变换器，所述第一CLC滤波电路、DAB变换器和所述第二CLC滤波电路依次连接。
进一步的，所述第一CLC滤波电路包括第一电容元器件、第二电容元器件和电感，所述第一电容元器件、电感和所述第二电容元气件依次串联连接。
进一步的，所述第一电容元器件为电解电容。
进一步的，所述第二电容元器件为金膜电容。
进一步的，所述第二CLC滤波电路包括与所述第一CLC滤波电路相同的电路组成及连接关系。
进一步的，所述第一CLC滤波电路和所述第二CLC滤波电路中金膜电容端与所述DAB变换器连接。
进一步的，所述DAB变换器为双向传输变换器，包括控制电能传输方向的原边开关管和副边开关管。
本发明的有益效果在于：DAB变换器和CLC滤波电路的组合形成一个新的双向变换电路，在通过CLC滤波电路的时候达到一个减小电解电容因纹波电流大而发热严重的问题，提高了电解电容的寿命，而且因电解电容的数量大幅减少，节约了很多空间，调高了DAB变换器的功率密度。同时，因电容数量减少，整体成本也更低。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明CLC滤波电路及双向变换电路的电路图；
图2为在图1电路图的基础上的变换电路图；
图3为在图1电路图的基础上的变换电路图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
参阅图1所示，本发明提供一种双向变换电路，包括第一CLC滤波电路、第二CLC滤波电路和DAB变换器，所述第一CLC滤波电路、DAB变换器和所述第二CLC滤波电路依次连接。
本发明的有益效果在于：DAB变换器和CLC滤波电路的组合形成一个新的双向变换电路，在通过CLC滤波电路的特性达到一个减小电解电容因纹波电流大而发热严重的问题，提高了电解电容的寿命，而且因电解电容的数量大幅减少，节约了很多空间，调高了DAB变换器的功率密度。同时，因电容数量减少，整体成本也更低。
实施例1
应用于DAB变换器的CLC滤波电路电路图如图1所示，由三部分组成：第一CLC滤波电路10、第二CLC滤波电路20和DAB变换电路30。其中，第一CLC滤波电路10和第二CLC滤波电路20为电路相同的CLC滤波电路。
第一CLC滤波电路10是DAB变换器30副边的CLC滤波电路，由第二电容元器件C10、第一电容元器件C11、和电感L10组成。其中，第二电容元器件C10为金膜电容，金膜电容的特性是容量小但耐受纹波电流能力强，金膜电容C10直接和DAB变换器30连接。第一电容元器件C11是电解电容，电解电容的特性是耐受纹波电流能力差但容量大。电解电容C11不和DAB变换器30直接相连，电解电容C11和金膜电容C10之间，串联有一个电感L10，电感有扼流的作用，会扼制大的纹波电流流向电解电容C11。这种CLC滤波电路，结合电感的扼流作用，对两种电容的特性进行充分的扬长避短，使得金膜电容C10承担绝大部纹波电流，大幅减小经过电解电容C11的电流，从而大幅降低电解电容C11的温升。
第二CLC滤波电路20是DAB变换器30原边的CLC滤波电路，同样的由第二电容元器件C20、第一电容元器件C21、电感L20组成。其中，第二电容元器件C20为金膜电容，金膜电容的特性是容量小但耐受纹波电流能力强，金膜电容C20直接和DAB变换器30连接。第一电容元器件C21是电解电容，电解电容的特性是耐受纹波电流能力差但容量大。电解电容C21不和DAB变换器30直接相连，电解电容C21和金膜电容C20之间，有一个电感L20，电感由扼流的作用，会扼制大的纹波电流流向电解电容C21。这种CLC滤波电路，结合电感的扼流作用，对两种电容的特性进行充分的扬长避短，使得金膜电容C20承担绝大部纹波电流，大幅减小经过电解电容C21的电流，从而大幅降低电解电容C21的温升。
DAB变换器30为双向传输变换器，实现能量的双向流动。由原边开关管、副边开关管、谐振电感L10、谐振电容C12、高频变压器T100组成。原边开关管包括开关管Q10、Q11、Q12、Q13；副边开关管包块开关管Q20、Q21、Q22、Q23。通过控制原边、副边开关管的驱动g10、g11、g12、g13、g20、g21、g22、g23可以实现能量从原边向副边流动，或者能量从副边向原边流动。能量再通过上述的第一CLC滤波电路或者第二CLC滤波电路解决了电解电容因纹波电流大而发热严重的问题，提高了电解电容的寿命。
实施例2
实施例1中所述的应用于DAB变换器的CLC滤波电路图中的CLC滤波电路可以进行组合变形，实现同样的效果，如图2和图3所示，其中图2为在图1的基础上将图1中的电感拆分为2个，分别接在正负上，可以减小单个电感的体积；图3为使用共模电感的差模分量作为滤波电感，在减小纹波电流的同时具有共模滤波的功能。
综上所述，本发明提供的一种应用有CLC滤波电路的双向变换电路，在电解电容和DAB变换器之间串联金膜电容和电感，解决了电解电容因纹波电流大而发热严重的问题，提高了电解电容的寿命，而且因电解电容的数量大幅减少，节约了很多空间，调高了DAB变换器的功率密度。同时，因电容数量减少，整体成本也更低。
此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种双向变换电路，其特征在于，所述双向变换电路包括第一CLC滤波电路、第二CLC滤波电路和DAB变换器，所述第一CLC滤波电路、DAB变换器和所述第二CLC滤波电路依次连接。
2.如权利要求1所述双向变换电路，其特征在于，所述第一CLC滤波电路包括第一电容元器件、第二电容元器件和电感，所述第一电容元器件、电感和所述第二电容元气件依次串联连接。
3.如权利要求2所述的双向变换电路，其特征在于，优选的，所述第一电容元器件为电解电容。
4.如权利要求3所述的双向变换电路，其特征在于，优选的，所述第二电容元器件为金膜电容。
5.如权利要求4所述的第二CLC滤波电路，其特征在于，所述第二CLC滤波电路包括与所述第一CLC滤波电路相同的电路组成及连接关系。
6.如权利要求5所述的双向变换电路，其特征在于，所述第一CLC滤波电路和所述第二CLC滤波电路中金膜电容端与所述DAB变换器连接。
7.如权利要求1所述的双向变换电路，其特征在于，所述DAB变换器为双向传输变换器，包括控制电能传输方向的原边开关管和副边开关管。
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