一种三端口多向DC/DC变换电路的制作方法

本技术涉及电子电路，尤其是一种三端口多向dc/dc变换电路。

背景技术：

1、在电池化成、储能等应用场景当中，双向功率变换器的使用在实现了电池充放电过程的同时，大大提高了电路功能的集成化程度，降低了物料成本。所谓双向功率变换器关键在于使用同一功率回路实现电压等级的双向变换和电流的双向流动，即在功能上实现了电能的双向传递。从概念上说，双向功率变换器包含双向dc/dc功率变换器和双向dc/ac功率变换器。

2、值得注意的是，在以上应用中针对同一dc/dc功率变换器而言，如图1所示，能量的流动仅可发生在两个端口a、b 之间，因而能量流动方向也仅有两种工况，工况1是能量从端口a流向端口b，工况2是能量从端口b流向端口a。然而，在实际应用需求中，存在3个端口间任意两个端口间发生能量流动的情况，其能量流动形式有6种工况，如图2所示，这里称为三端口多向dc/dc变换器。现存解决方案如图3所示，通过使用两个双向dc/dc变换器级联的方式可实现端口a、b、c之间任意两个端口间的能量传递，此方式缺点为电路复杂成本高。更重要的是，一般单级dc/dc变换效率参考值为98%，也即是当端口b与端口a二者间或者端口b与端口c二者间发生能量传递的情况，其转换效率参考值为98%，而当端口a与c之间发生能量传递时，需要经过两级dc/dc功率变换，效率折算为98%×98%=96%，此工况下效率较低。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种三端口多向传输的且满足任意两个端口间发生能量传递时仅通过一级dc/dc功率变换即可实现，提高了整体效率，同时满足了电气隔离的需求，安全性得以提升的dc/dc变换电路。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种三端口多向dc/dc变换电路，包括变压器、第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络，所述变压器为三绕组变压器，将所述变压器的三个绕组分别定义为n1绕组、n2绕组以及n3绕组，所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络均设置有四个接口，且将四个接口定义为bus+接口、bus-接口、x接口和y接口，所述bus+接口、bus-接口为直流侧接口，所述x接口和y接口为交流侧接口，所述变压器的三个绕组分别连接对应的功率开关网络，且通过所述n1绕组、n2绕组以及n3绕组分别连接第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络的x接口和y接口。

4、优选地，所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络的usb+接口分别连接有第一开关、第二开关以及第三开关，所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络的bus+接口、bus-接口之间分别连接有第一电容、第二电容和第三电容。

5、优选地，所述n1绕组与第一功率开关网络的x接口之间、n2绕组与第二功率开关网络的x接口之间、n3绕组与第三功率开关网络的x接口之间分别连接有第一电感、第二电感和第三电感。

6、优选地，所述n1绕组与第一功率开关网络的y接口之间、n2绕组与第二功率开关网络的y接口之间、n3绕组与第三功率开关网络的y接口之间分别连接有第四电容、第五电容和第六电容。

7、优选地，所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络为全桥开关网络、非对称半桥开关网络和对称半桥开关网络中的一种或多种结合。

8、由于采用了上述方案，本实用新型主要依靠具备三绕组的变压器作为整体电路上的耦合连接，并依靠变压器的每一个绕组去连接单个功率开关网络，接合对于对应绕组电路之间的通断控制，使只让对应的端口的功率开关网络导通工作，任意两个端口间发生能量传递时，仅通过一级dc/dc功率变换，从而提高了整体效率；同时，依靠变压器作为连接件，可以借助变压器的电气隔离作用，可满足电路中的电气隔离的需求，使得整体电路安全性得以提升。

技术特征：

1.一种三端口多向dc/dc变换电路，其特征在于：包括变压器、第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络，所述变压器为三绕组变压器，将所述变压器的三个绕组分别定义为n1绕组、n2绕组以及n3绕组，所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络均设置有四个接口，且将四个接口定义为bus+接口、bus-接口、x接口和y接口，所述bus+接口、bus-接口为直流侧接口，所述x接口和y接口为交流侧接口，所述变压器的三个绕组分别连接对应的功率开关网络，且通过所述n1绕组、n2绕组以及n3绕组分别连接第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络的x接口和y接口。

2.如权利要求1所述的一种三端口多向dc/dc变换电路，其特征在于：所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络的usb+接口分别连接有第一开关、第二开关以及第三开关，所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络的bus+接口、bus-接口之间分别连接有第一电容、第二电容和第三电容。

3.如权利要求2所述的一种三端口多向dc/dc变换电路，其特征在于：所述n1绕组与第一功率开关网络的x接口之间、n2绕组与第二功率开关网络的x接口之间、n3绕组与第三功率开关网络的x接口之间分别连接有第一电感、第二电感和第三电感。

4.如权利要求3所述的一种三端口多向dc/dc变换电路，其特征在于：所述n1绕组与第一功率开关网络的y接口之间、n2绕组与第二功率开关网络的y接口之间、n3绕组与第三功率开关网络的y接口之间分别连接有第四电容、第五电容和第六电容。

5.如权利要求4所述的一种三端口多向dc/dc变换电路，其特征在于：所述第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络为全桥开关网络、非对称半桥开关网络和对称半桥开关网络中的一种或多种结合。

技术总结
本技术公开一种三端口多向DC/DC变换电路。包括变压器、第一功率开关网络、第二功率开关网络和第三功率开关网络，所述变压器为三绕组变压器，所述变压器的三个绕组分别连接对应的功率开关网络。本技术主要依靠具备三绕组的变压器作为整体电路上的耦合连接，并依靠变压器的每一个绕组去连接单个功率开关网络，接合对于对应绕组电路之间的通断控制，使只让对应的端口的功率开关网络导通工作，任意两个端口间发生能量传递时，仅通过一级DC/DC功率变换，从而提高了整体效率；同时，依靠变压器作为连接件，可以借助变压器的电气隔离作用，可满足电路中的电气隔离的需求，使得整体电路安全性得以提升。

技术研发人员：张艳,孙蕾,黄宪平,林丹娜
受保护的技术使用者：国梦电匠（深圳）科技有限公司
技术研发日：20230811
技术公布日：2024/5/16