本發(fā)明屬于電力電子變換器領域，涉及一種dc/dc變換單元，具體涉及一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元及寬范圍調(diào)壓方法。

背景技術：

1、隨著全球可再生能源的不斷發(fā)展，電動汽車已成為應對氣候變化和推動可持續(xù)發(fā)展的關鍵戰(zhàn)略。電動汽車作為能源結構轉型中的重要一環(huán)，是推動社會經(jīng)濟向更加綠色、可持續(xù)方向發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，其市場占有率不斷擴大。然而，電動汽車市場的多樣化也帶來了新的挑戰(zhàn)。不同型號和品牌的電動汽車需要不同的電壓等級來滿足其充電和運行需求。因此需要具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換器實現(xiàn)直流電壓輸出，在直流電源系統(tǒng)中實現(xiàn)電壓的靈活調(diào)節(jié)，以適應不同車型的充電需求。傳統(tǒng)的dc/dc調(diào)壓思路主要包括調(diào)節(jié)開關頻率和調(diào)節(jié)開關器件占空比兩種。cn?100421342c通過改變其輸入開關管的導通頻率來調(diào)節(jié)輸出電壓，但是當開關頻率過高時可能會使dc/dc變換器失去軟開關，導致效率降低，且開關頻率過低時輸出電壓性能較差。cn?112928919?a在二次側加入額外的有源開關器件，通過二次側開關器件的導通占空比實現(xiàn)調(diào)壓，但這種方法需要額外的有源器件，會使電路結構及控制方式變復雜，增加了系統(tǒng)的體積和成本。

2、綜上可知，急需一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元，滿足當前需求。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元。本發(fā)明的dc/dc變換單元利用對開關頻率的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，可以在較寬輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)全負荷范圍內(nèi)的軟開關。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元，包括半橋單元、直流電容、諧振電感l(wèi)r、原邊諧振電容、副邊諧振電容、鉗位二極管、變壓器和整流單元，其中：

4、半橋單元包括第一開關管s1和第二開關管s2；

5、直流電容包括輸入濾波電容ci和輸出濾波電容co；

6、原邊諧振電容包括第一原邊諧振電容cp1和第二原邊諧振電容cp2；

7、副邊諧振電容包括第一副邊諧振電容cs1和第二副邊諧振電容cs2；

8、鉗位二極管包括第一鉗位二極管dp1和第二鉗位二極管dp2；

9、整流單元包括第一二極管d1、第二二極管d2、第三二極管d3和第四二極管d4；

10、輸入端的正極經(jīng)輸入濾波電容ci的正極分別連接第一開關管s1的集電極和第一原邊諧振電容cp1的正極，輸入端的負極經(jīng)輸入濾波電容ci的負極分別連接第二開關管s2的發(fā)射極和第二原邊諧振電容cp2的負極，輸入濾波電容ci的兩端構成直流輸入端；

11、第一鉗位二極管dp1的正極連接第一原邊諧振電容cp1的正極，第一鉗位二極管dp1的負極連接第一原邊諧振電容cp1的負極；

12、第二鉗位二極管dp2的正極連接第二原邊諧振電容cp2的正極，第二鉗位二極管dp1的負極連接第二原邊諧振電容cp2的負極；

13、變壓器原邊同名端經(jīng)諧振電感l(wèi)r連接第一開關管s1與第二開關管s2的中間節(jié)點，另一端連接第一原邊諧振電容cp1與第二原邊諧振電容cp2的中間節(jié)點；

14、變壓器副邊同名端連接第一二極管d1與第三二極管d3的中間節(jié)點，另一端連接第二二極管d2與第四二極管d4的中間節(jié)點；

15、第一副邊諧振電容cs1的一端與第二二極管d2的陰極相連，第一副邊諧振電容cs1的另一端與第二二極管d2的陽極相連；

16、第二副邊諧振電容cs2的一端與第四二極管d4的陰極相連，另一端與第四二極管d4的陽極相連；

17、輸出端的正極經(jīng)輸出濾波電容co的正極與第一二極管d1的陰極和第二二極管d2的陰極相連，輸出端的負極經(jīng)輸出濾波電容co的負極與第三二極管d3的陽極和第四二極管d4的陽極相連。

18、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

19、與現(xiàn)有調(diào)頻和調(diào)占空比的dc/dc調(diào)壓方案相比，本發(fā)明的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元可以在較寬輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)全負荷范圍內(nèi)的軟開關，同時調(diào)頻過程正負電壓脈寬時間固定，控制方法簡單，且可有效降低變壓器工作磁密，進而降低變壓器體積。所以本發(fā)明的直流變壓器具有體積小、效率高、調(diào)壓范圍寬的特點，非常適用于電動車充電場景。

技術特征：

1.一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元，其特征在于所述dc/dc變換單元包括半橋單元、直流電容、諧振電感l(wèi)r、原邊諧振電容、副邊諧振電容、鉗位二極管、變壓器和整流單元，其中：

2.根據(jù)權利要求1所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元，其特征在于所述半橋單元為兩電平半橋結構、三電平半橋結構或串聯(lián)半橋結構。

3.根據(jù)權利要求1所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元，其特征在于所述整流單元為全橋整流結構、二倍壓整流結構、多倍壓整流結構或雙向功率器件。

4.一種權利要求1-3任一項所述具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元的運行控制方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

5.根據(jù)權利要求4所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元的運行控制方法，其特征在于所述dc/dc變換單元具備功率源的特性，dc/dc變換單元的傳輸功率為：

6.根據(jù)權利要求4所述的具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的dc/dc變換單元的運行控制方法，其特征在于所述dcdc變換單元的輸出電壓為：

技術總結
本發(fā)明公開了一種具備寬電壓調(diào)節(jié)能力的DC/DC變換單元，所述DC/DC變換單元包括第一開關管S<subgt;1</subgt;、第二開關管S<subgt;2</subgt;、輸入濾波電容C<subgt;i</subgt;、輸出濾波電容C<subgt;o</subgt;、諧振電感L<subgt;r</subgt;、第一原邊諧振電容C<subgt;p1</subgt;、第二原邊諧振電容C<subgt;p2</subgt;、第一副邊諧振電容C<subgt;s1</subgt;、第二副邊諧振電容C<subgt;s2</subgt;、第一鉗位二極管D<subgt;p1</subgt;、第二鉗位二極管D<subgt;p2</subgt;、第一二極管D<subgt;1</subgt;、第二二極管D<subgt;2</subgt;、第三二極管D<subgt;3</subgt;和第四二極管D<subgt;4</subgt;。本發(fā)明的DC/DC變換單元可以在較寬輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)全負荷范圍內(nèi)的軟開關，同時調(diào)頻過程正負電壓脈寬時間固定，控制方法簡單，且可有效降低變壓器工作磁密，進而降低變壓器體積，非常適用于電動車充電場景。

技術研發(fā)人員：李彬彬,賈澤慧,王志遠,教煐宗,徐殿國
受保護的技術使用者：哈爾濱工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30