CN209283122U - 一种双向交直流变换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了双向交直流变换电路，包括交流PFC电路、隔离型LLC直流变换电路及非隔离型BUCK‑BOOST DCDC变换电路，交流PFC电路的输入端接交流电，输出端经隔离型LLC直流变换电路与后级设置的非隔离型BUCK‑BOOST DCDC变换电路连接组成双向交直流变换电路，隔离型LLC直流变换电路能够将直流电斩波成高频脉冲波经隔离整流成直流电。本实用新型不但解决了工频隔离所带来的产品笨重的缺点，还保留了隔离的特性及能量双向转换的功能，同时拓宽了DC侧电压范围，扩展了产品使用范围。集三种电路于一个模块，加强了实时控制效率，加快了响应速度，减少了物料成本。
Description
技术领域
本实用新型属于交直流变换技术领域，具体涉及一种双向交直流变换电路。
背景技术
随着储能及电动汽车行业日益发展，能量双向的应用范围越来越广泛，尤其是隔离应用场合。目前隔离型的能量双向流动产品存在着工频隔离体积大、质量重及直流电压范围窄的缺点。
现有设备往往采用工频变压器在电网端进行隔离。而高频隔离的做法往往将交流PFC电路、隔离型LLC直流变换电路及非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路单独配置成三个模块产品，有的会将交流PFC电路与隔离型LLC直流变换电路整合在一个电路里，限制了产品直流侧的电压范围。为达到直流侧宽电压范围目的，要再配置一个非隔离型BUCK-BOOSTDCDC变换电路的产品，增加了通讯控制，引入了更多风险。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双向交直流变换电路，将三种电路整合在一个电路里实现，扩展了DC侧的电压范围，达到实时控制的目的。
本实用新型采用以下技术方案：
一种双向交直流变换电路，包括交流PFC电路、隔离型LLC直流变换电路及非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路，交流PFC电路的输入端接交流电，输出端经隔离型LLC直流变换电路与后级设置的非隔离型BUCK-BOOST DCDC 变换电路连接组成双向交直流变换电路，隔离型LLC直流变换电路能够将直流电斩波成高频脉冲波经隔离整流成直流电。
具体的，交流PFC电路正向导通为整流电路，能够将交流电经PWM整流成直流电；反向导通为全桥逆变电路，能够将直流电逆变转换成交流电。
进一步的，交流PFC电路包括电感L1和开关管Q1、Q2、Q3、Q4，其中，开关管Q1的e极与Q2的c极相连组成一条支路；Q3的e极与Q4的c极相连组成第二条支路；两个支路并联成一个H桥；开关管Q1的e极经电感L1接入 AC交流电的L，Q3的e极接入N线；开关管Q1与Q3的c极、开关管Q2与 Q4的e极与隔离型LLC直流变换电路连接。
具体的，隔离型LLC直流变换电路为带有高频隔离功能的DC/DC变换器，包括一个隔离变压器和两个H桥，一个H桥与交流PFC电路连接用于将直流电斩波成高频脉冲波，第二个H桥用于将高频脉冲波整流成直流电，并与非隔离型 BUCK-BOOST DCDC变换电路连接。
进一步的，隔离型LLC直流变换电路包括电容C1、场效应管Q5、Q6、Q7、 Q8、电感L2、电容C2、变压器T1、Q9、Q10、Q11、Q12和电容C3，其中，场效应管Q5、Q6、Q7、Q8组成一个H桥，场效应管Q9、Q10、Q11、Q12组成第二个H桥；场效应管Q5的S极与Q6的D极相连组成第一支路；Q7的S 极与Q8的D极相连组成第二支路；第一支路和第二支路并联连接；L2一端连接 Q5的S极，一端连接T1原边的一端；T1原边的另一端经由C2与Q7的S极相连；Q9的S极与Q10的D极相连组成第三支路；Q11的S极与Q12的D极相连组成第四支路；第三支路与第四支路并联连接；第三支路与第四支路的中点与 T1的副边相连，C1与第一支路并联，C3与第四支路并联。
具体的，非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路包括BUCK模式和BOOST 模式，BUCK模式能够将高压直流电转换为低压直流电；BOOST模式能够将低压直流电转换为高压直流电后与直流母线连接。
进一步的，非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路包括场效应管Q13、Q14、电感L3和电容C4，其中，Q13的S极与Q14的D极相连并与C3并联；L3一端与Q13的S极相连，另一端与C4和DC+相连，C4的另一端与Q14的S端及 DC-相连。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型一种双向交直流变换电路，集成交流PFC电路、隔离型LLC直流变换电路及非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路于一个功率模块中，由同一块控制板统一调配、控制三部分电路的运行，达到了宽电压范围DC电压与交流电网电压之间双向转换的效果，实现了高频隔离、能量双向转换、DC侧电压宽范围的需求。
进一步的，设置的交流PFC电路实现了将电能从交流到直流或从直流到交流之间的转换，并改善了功率因数。
进一步的，设置的隔离型LLC直流变换电路实现了高频隔离的功能，在 DCDC的转换中加入了高频隔离，避免了传统工频隔离的体积大、质量重、响应慢的缺点。
进一步的，设置的非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路大大加强了DC 侧的电压适配性，使得整个产品拥有了宽范围DC电压输入、输出的特性，扩展了产品的使用范围。
综上所述，本实用新型不但解决了工频隔离所带来的产品笨重的缺点，还保留了隔离的特性及能量双向转换的功能，同时拓宽了DC侧电压范围，扩展了产品使用范围。集三种电路于一个模块，加强了实时控制效率，加快了响应速度，减少了物料成本。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型电路拓扑图。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型公开了一种双向交直流变换电路，包括交流PFC电路、隔离型LLC直流变换电路及非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路，交流 PFC电路的输入端接交流电，输出端经隔离型LLC直流变换电路与后级设置的非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路连接组成双向交直流变换电路。
交流PFC电路包括电感L1和开关管Q1、Q2、Q3、Q4，其中，开关管Q1 的e极与Q2的c极相连；Q3的e极与Q4的c极相连；开关管Q1、Q2组成的支路与Q3、Q4组成的支路并联连接组成一个H桥；开关管Q1的e极经电感L1 接入AC交流电的L，Q3的e极接入N线，开关管Q1与Q3的c极、开关管Q2 与Q4的e极与隔离型LLC直流变换电路连接。
从左往右看，交流PFC电路是一个整流电路，能将交流电经PWM整流成直流电，同时调节电能质量，校正功率因数。从右往左看，交流PFC电路是一个全桥逆变电路，能将直流电逆变转换成交流电。
隔离型LLC直流变换电路包括电容C1、场效应管Q5、Q6、Q7、Q8、电感L2、电容C2、变压器T1、Q9、Q10、Q11、Q12和电容C3，其中，场效应管 Q5、Q6、Q7、Q8组成一个H桥，场效应管Q9、Q10、Q11、Q12组成另一个H 桥；场效应管Q5的S极与Q6的D极相连；Q7的S极与Q8的D极相连；两个支路并联；L2一端连接Q5的S极，一端连接T1原边的一端。
T1原边的另一端经由C2与Q7的S极相连；Q9的S极与Q10的D极相连； Q11的S极与Q12的D极相连；两个支路并联。两个支路的中点与T1的副边相连。
C1与场效应管Q5、Q6支路、开关管Q1、Q2支路以及开关管Q3、Q4支路并联，C3与Q11、Q12支路并联。
隔离型LLC直流变换电路是一个带有高频隔离功能的DC/DC变换器，有一个H桥将直流电斩波成高频脉冲波，经由变压器隔离，再由另一个H桥把高频脉冲波整流成直流电。
非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路包括场效应管Q13、Q14、电感L3 和电容C4，其中，Q13的S极与Q14的D极相连，此支路与C3并联。
L3一端与Q13的S极相连，另一端与C4和DC+相连，C4的另一端与Q14 的S端及DC-相连。
电路由左往右看，工作在BUCK模式，将高压直流电转换为低压直流电，适配各种负载。由右往左看，工作在BOOST模式，将低压直流电转换为高压直流电，接入直流母线。
整个电路从左往右看，交流电压经由交流PFC电路整流成直流电，再经由隔离型LLC直流变换电路将直流电进行隔离，最后由非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路将直流电降压成符合需求的DC电，达到由交流到直流的变换效果。从右往左看，直流电经由非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路升压，再通过隔离型LLC直流变换电路将直流电隔离，最后经过交流PFC电路逆变成交流电，达到由直流到交流的变换效果。此电路具备高频隔离、双向变换、实时控制的能力，使得功率模块产品具备体积小、重量轻、响应快的优点。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种双向交直流变换电路，其特征在于，包括交流PFC电路、隔离型LLC直流变换电路及非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路，交流PFC电路的输入端接交流电，输出端经隔离型LLC直流变换电路与后级设置的非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路连接组成双向交直流变换电路，隔离型LLC直流变换电路能够将直流电斩波成高频脉冲波经隔离整流成直流电。
2.根据权利要求1所述的一种双向交直流变换电路，其特征在于，交流PFC电路正向导通为整流电路，能够将交流电经PWM整流成直流电；反向导通为全桥逆变电路，能够将直流电逆变转换成交流电。
3.根据权利要求1或2所述的一种双向交直流变换电路，其特征在于，交流PFC电路包括电感L1和开关管Q1、Q2、Q3、Q4，其中，开关管Q1的e极与Q2的c极相连组成一条支路；Q3的e极与Q4的c极相连组成第二条支路；两个支路并联成一个H桥；开关管Q1的e极经电感L1接入AC交流电的L，Q3的e极接入N线；开关管Q1与Q3的c极、开关管Q2与Q4的e极与隔离型LLC直流变换电路连接。
4.根据权利要求1所述的一种双向交直流变换电路，其特征在于，隔离型LLC直流变换电路为带有高频隔离功能的DC/DC变换器，包括一个隔离变压器和两个H桥，一个H桥与交流PFC电路连接用于将直流电斩波成高频脉冲波，第二个H桥用于将高频脉冲波整流成直流电，并与非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种双向交直流变换电路，其特征在于，隔离型LLC直流变换电路包括电容C1、场效应管Q5、Q6、Q7、Q8、电感L2、电容C2、变压器T1、Q9、Q10、Q11、Q12和电容C3，其中，场效应管Q5、Q6、Q7、Q8组成一个H桥，场效应管Q9、Q10、Q11、Q12组成第二个H桥；场效应管Q5的S极与Q6的D极相连组成第一支路；Q7的S极与Q8的D极相连组成第二支路；第一支路和第二支路并联连接；L2一端连接Q5的S极，一端连接T1原边的一端；T1原边的另一端经由C2与Q7的S极相连；Q9的S极与Q10的D极相连组成第三支路；Q11的S极与Q12的D极相连组成第四支路；第三支路与第四支路并联连接；第三支路与第四支路的中点与T1的副边相连，C1与第一支路并联，C3与第四支路并联。
6.根据权利要求1所述的一种双向交直流变换电路，其特征在于，非隔离型BUCK-BOOSTDCDC变换电路包括BUCK模式和BOOST模式，BUCK模式能够将高压直流电转换为低压直流电；BOOST模式能够将低压直流电转换为高压直流电后与直流母线连接。
7.根据权利要求1或6所述的一种双向交直流变换电路，其特征在于，非隔离型BUCK-BOOST DCDC变换电路包括场效应管Q13、Q14、电感L3和电容C4，其中，Q13的S极与Q14的D极相连并与C3并联；L3一端与Q13的S极相连，另一端与C4和DC+相连，C4的另一端与Q14的S端及DC-相连。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111404387A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-10 | 上海电气集团股份有限公司 | 车载充电机和车载dc/dc的集成电路、电动汽车 |
| CN116155116A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-05-23 | 深圳市高斯宝电气技术有限公司 | 一种宽范围输出的双向dc-dc变换器 |
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