单级双向隔离AC-DC变换器

摘要

本发明公开了三种结构的单级双向隔离AC-DC变换器，属于电力电子变换器领域。所述三种变换器的结构均由单相交流源、直流源、Boost电感、移相电感、母线电容、变压器、原副边功率开关管等组成。通过在桥臂中点连接Boost电感，实现了双向Boost PFC变换器与桥式双向变换器的集成，单级功率变换即可实现PFC+隔离DC-DC变换两种功能，且能量可双向流动。本发明具有功率损耗小、变换效率高、开关损耗小、能实现能量双向流动等优点，尤其适用于V2G和电网-蓄电池储能系统中。

主权项

一种单级双向隔离AC‑DC变换器，其特征在于：所述AC‑DC变换器包括原边单相交流电源u_in、副边直流电源V_o、第一工频功率开关管S_m1、第二工频功率开关管S_m2、第一原边功率开关管S_p1、第二原边功率开关管S_p2、第三原边功率开关管S_p3、第四原边功率开关管S_p4、第一副边功率开关管S_s1、第二副边功率开关管S_s2、第三副边功率开关管S_s3、第四副边功率开关管S_s4、第一Boost电感L_b1、第二Boost电感L_b2、母线电容C_bus、高频两绕组变压器T、移相电感L_r和输出电容C_o；其中，移相电感L_r包含高频两绕组变压器T的漏感；第一工频功率开关管S_m1的源极与第二工频功率开关管S_m2的漏极相连，组成一个原边工频桥臂；第一原边功率开关管S_p1的源极与第二原边功率开关管S_p2的漏极相连，组成原边超前高频桥臂，桥臂中点为b点；第三原边功率开关管S_p3的源极与第四原边功率开关管S_p4的漏极相连，组成原边滞后高频桥臂，桥臂中点为a点；原边工频桥臂、原边超前高频桥臂、原边滞后高频桥臂和母线电容C_bus并联连接；第一Boost电感L_b1的一端连接到原边滞后高频桥臂的a点，第二Boost电感L_b2的一端连接到原边超前高频桥臂的b点，第一Boost电感L_b1的另一端与第二Boost电感L_b2的另一端一起连接到原边单相交流电源u_in的一端，原边单相交流电源u_in的另一端连接到第一工频开关管S_m1的源极；移相电感L_r的一端连接到原边滞后高频桥臂的a点，另一端与高频两绕组变压器T原边绕组的同名端相连接；高频两绕组变压器T原边绕组的非同名端连接到原边超前高频桥臂的b点；第一副边功率开关管S_s1的源极与第二副边功率开关管S_s2的漏极相连，组成副边超前高频桥臂，桥臂中点为c点；第三副边功率开关管S_p3的源极与第四副边功率开关管S_p4的漏极相连，组成副边滞后高频桥臂，桥臂中点为d点；高频两绕组变压器T副边绕组的同名端连接到副边滞后高频桥臂的d点，高频两绕组变压器T副边绕组的非同名端连接到副边超前高频桥臂的c点；副边超前高频桥臂、副边滞后高频桥臂和输出电容C_o并联连接；第一副边功率开关管S_s1的漏极、第三副边功率开关管S_s3的漏极分别与副边直流电源V_o的正极相连；第二副边功率开关管S_s2的源极、第四副边功率开关管S_s4的源极分别与副边直流电源V_o的负极相连。