具有可控拓扑的部分功率DC-DC转换器

本发明涉及发电、转换或配电的领域；更具体地，涉及将dc输入转换为dc输出的领域，并且尤其提供一种具有可控拓扑的部分功率dc-dc转换器。

背景技术：

1、在功率转换的领域，部分功率转换器近年来变得越来越重要。通常，部分功率转换器具有固有的优势，诸如降低的功率损耗、系统尺寸和成本。基本原理是功率在输入与输出之间的直接电源链路和由dc-dc转换器处理的部分之间分配。这是通过将dc-dc转换器的输入中的一个连接至其输出中的一个来实现的。

2、部分功率dc-dc转换器存在两种类型：i型(见图1)以及ii型(见图2)，在i型中功率分配在部分功率dc-dc转换器的输入侧执行，在ii型中功率分配在部分功率转换器(通常被称为dc链路)的输出侧执行。此外，在每种配置(i型或ii型)中，都存在升压配置(其中，输出电压高于输入电压)和降压配置(其中，输出电压低于输入电压)。

3、部分功率dc-dc转换器的优点之一在于输入电压与输出电压之间的关系仅取决于连接拓扑，而不是取决于所使用的dc-dc转换器的类型。

4、在现有技术中，部分功率dc-dc转换器在光伏发电和电动汽车中的应用是已知的。例如，文献us 9,960,687描述了一种使用电流隔离的双向dc-dc转换器的i型部分功率dc-dc转换器。

5、然而，本发明的发明人已经发现，在一些应用中，优选的是具有其拓扑在i型与ii型之间可控的部分功率dc-dc转换器。然而，现有技术中并未描述具有这两种特征的部分功率dc-dc转换器。因此，需要一种拓扑在i型与ii型之间可控的部分功率dc-dc转换器。

技术实现思路

1、本发明提供一种具有可控拓扑的部分功率dc-dc转换器，其特征在于，包括：电流隔离的dc-dc转换器，具有正输入、负输入、正输出和负输出；第一dc电压输入，电连接至所述dc-dc转换器的所述正输入；输入基准；第一dc电压输出，电连接至所述dc-dc转换器的所述正输出；以及输出基准，电连接至所述输入基准；其中，所述部分功率dc-dc转换器另外包括：第一开关，被布置为将所述正输入选择性地连接至所述dc-dc转换器的所述负输出；第二开关，被布置为将所述dc-dc转换器的所述负输入选择性地连接至所述输入基准；第三开关，被布置为将所述dc-dc转换器的所述负输出选择性地连接至所述输出基准；以及第四开关，被布置为将所述正输出选择性地连接至所述dc-dc转换器的所述负输入。

2、在优选实施例中，所述部分功率转换器的特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关是单向开关。在更优选实施例中，所主张的所述部分功率转换器的特征在于，所述单向开关中的每一个由与整流二极管反并联的场效应晶体管形成。

3、在另一优选实施例中，所述部分功率转换器的特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关是双向开关。

4、在另一优选实施例中，所述部分功率转换器的特征在于，所述dc-dc转换器选自由正激转换器、推挽转换器、h桥转换器、反激式转换器或任何其他隔离的dc-dc拓扑组成的群组。

5、在另一优选实施例中，所述部分功率转换器的特征在于，所述dc-dc转换器包括具有初级和次级的变压器、连接至所述变压器的所述初级的h桥以及连接至所述变压器的所述次级的桥式整流器。在更优选实施例中，所述部分功率转换器的特征在于，所述变压器具有中心抽头的次级。

技术特征：

1.一种具有可控拓扑的部分功率dc-dc转换器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的部分功率转换器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关是单向开关。

3.根据权利要求2所述的部分功率转换器，其特征在于，所述单向开关中的每一个由与整流二极管并联的场效应晶体管组成。

4.根据权利要求1所述的部分功率转换器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关是双向开关。

5.根据权利要求1所述的部分功率转换器，其特征在于，所述dc-dc转换器选自由正激转换器、推挽转换器、h桥转换器、反激式转换器、半桥转换器和转换器组成的群组。

6.根据权利要求1所述的部分功率转换器，其特征在于，所述dc-dc转换器包括具有初级和次级的变压器、连接至所述变压器的所述初级的h桥以及连接至所述变压器的所述次级的桥式整流器。

7.根据权利要求6所述的部分功率转换器，其特征在于，所述变压器具有中心抽头的次级。

技术总结
本发明提供一种具有可控拓扑的部分功率DC‑DC转换器，包括：电流隔离的DC‑DC转换器，具有正输入、负输入、正输出和负输出；DC电压输入，电连接至所述DC‑DC转换器的所述正输入；输入基准；DC电压输出，电连接至所述DC‑DC转换器的所述正输出；输出基准，电连接至所述输入基准；所述部分功率DC‑DC转换器另外包括：第一开关，用于将所述正输入选择性地连接至所述DC‑DC转换器的所述负输出；第二开关，用于将所述DC‑DC转换器的所述负输入选择性地连接至所述输入基准；第三开关，用于将所述DC‑DC转换器的所述负输出选择性地连接至所述输出基准；以及第四开关，用于将所述正输出选择性地连接至所述DC‑DC转换器的所述负输入。

技术研发人员：弗雷迪·阿图罗·弗洛雷斯·巴哈蒙德,阿诺·伊巴尔茨·克莱特,萨米尔·费利佩·库罗·雷纳尔,休格·珍玛丽·勒诺迪诺,塞巴斯蒂安·安德烈·里维拉·尤尼西
受保护的技术使用者：费德里科·圣玛利亚技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15