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专利号: 2021113724389
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器,其特征在于,包括第一耦合电感支路和第二耦合电感支路,所述第一耦合电感支路包括耦合电感磁圈L1的同名端以及依次连接耦合电感磁圈L1的同名端的电容C4和第一耦合支路磁圈L2;

所述第二耦合电感支路包括耦合电感磁圈L1的异名端以及依次连接耦合电感磁圈L1的异名端的电容C2和第二耦合支路磁圈L3;

所述第一耦合电感支路和第二耦合电感支路并联电感电流路径,用于在升压和降压模式下的共享输入电流;

所述耦合电感磁圈L1的同名端连接有输入蓄电池VLV和电容C4及第一耦合支路磁圈L2的异名端,耦合电感磁圈L1的异名端分别连接有电容C2及第二耦合支路磁圈L2的同名端、开关管S1漏极和开关管S2源极;

所述第一耦合支路磁圈L2同名端分别连接开关管S4漏极和开关管S5源极;

第二耦合支路电感L3异名端分别连接输出电容C3负极与开关管S3漏极;

所述输出电容C3正极连接开关管S5漏极及开关管S6源极,开关管S6漏极连接双向DC/DC输出端;

开关管S1的源极连接输入蓄电池VLV的负极、双向DC/DC输出端、开关管S2的漏极和开关管S3的源极;开关管S4的源极连接耦合电感磁圈L1的异名端;第二耦合支路电感L3的同名端连接电容C2。

2.根据权利要求1所述一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器,其特征在于,所述开关管S2的漏极分别连接有开关管S3的源级和电容C1。

3.根据权利要求1所述一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器,其特征在于,所述开关管S6漏极和电容C1之间设置有电源VHL,用以验证升压运行。

4.根据权利要求1所述一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器,其特征在于,所述开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5和开关管S6均采用有源开关MOSFET。

5.根据权利要求1所述一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器,其特征在于,所述开关管S1和开关管S6为有源开关主开关。

6.根据权利要求1所述一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器,其特征在于,所述开关管S2、开关管S3、开关管S4和开关管S5为有源开关辅助开关。

7.一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换方法,其特征在于,基于权利要求1‑6所述任意一种利用耦合电感的双向共流DC/DC变换器,包括以下步骤:升压过程:

S1:在ZVS条件下关闭开关管S4和开关管S6,电流通过开关管S4和开关管S6的反平行体二极管,使得开关管S1电流为零;

S2:开关管S1的体二极管导通,开启开关管S1实现ZVS通断,耦合电感二次绕组和三次绕组的极性使得开关管S3和开关管S5的反并联体二极管正向偏置,电容C1和电容C4随耦合电感二次绕组和三次绕组将其能量释放给电容C2和C3;

S3:开关管S3和开关管S5在ZVS条件下开启,电容C1和电容C4连同耦合的电感二次绕组、三次绕组在此模式下继续将其能量释放给电容C2和C3,调整电容C1和电容C2的电容值以及耦合电感二次绕组电感,完成DTs间隔半周期准谐振电流(tr)过程;

S4:耦合电感一次绕组和漏感的极性反转,开关管S2、开关管S4和开关管S6的体二极管自然打开,漏感中存储的磁化能量通过开关S2的体二极管传递到电容C1,磁化电流开始下降;

S5:在ZVS条件下开启开关管S2、开关管S4和开关管S6,磁化电流继续下降,直至漏感存储的磁化能量转移至电容C1,完成升压过程;

降压过程:

S1:开关管S1、开关管S3和开关管S5关闭,开关管S1、开关管S5和开关管S6的体二极管正向偏置,耦合电感的二次绕组和三次绕组电流通过开关管S6的体二极管进入高压侧;

S2:开关管S6在ZVS条件下开启,流入高压侧的反向电流减小到零值,buck操作的自由旋转阶段停止;

S3:电容C1和电容C4分别通过开关管S2和开关管S4的体二极管充电;

S4:当开关管S2和开关管S4在ZVS状态下开启,则电容C1充满电;

S5:开启开关管S2,电容C1开始放电,直至开关管S6关闭;

S6:耦合电感的极性改变以保持电感电流的连续性,开关管S1、开关管S3和开关管S5的体二极管正向偏置,开始导通,电容C2和电容C3开始充电;

S7:当开关管S1、开关管S3和开关管S5在ZVS条件下开启,电容C2和电容C3持续充电,当开关管S3、开关管S5和开关管S1关闭时,重复步骤S1,完成降压过程。