一种基于电容隔离的双向有源桥变换器的制作方法

本技术属于电力电子变换器领域，尤其是涉及一种基于电容隔离的双向有源桥变换器。

背景技术：

1、传统的基于变压器隔离的双向有源桥变换器(dab)经常被使用在电动汽车的车载充电器中。因为它的高频变压器具有隔离电网和电动汽车的功能，且它有很宽的输出电压范围。导致它常被当作第二阶dc-dc变换器连接在车载充电器的pfc变换器的后面，来满足电动汽车电池的宽范围充电电压要求。但是其高频变压器容易因为直流偏磁等原因导致变压器损耗升高而导致整体的效率下降。为了解决这个问题，本发明觉得使用两个电容代替变压器。将变压器隔离变成电容隔离，保留了变换器双向功率流动的能力。且电容没有磁芯，所以电容没有直流偏磁问题和磁芯损耗。和传统的基于变压器隔离的双向有源桥变换器相比，基于电容隔离的双向有源桥变换器具有更高的效率。因为电容能量密度高于磁芯，所以基于电容隔离的双向有源桥变换器具有更高的效率具有更高的功率密度。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于电容隔离的双向有源桥变换器，将传统基于变压器隔离的双向有源桥变换器的变压器替换成了两个电容。从而将变压器隔离变成了电容隔离。电容隔离可以实现和变压器隔离一样的功能，同时保留了变换器的基本功能。

2、为实现上述目的，本实用新型提供的一种基于电容隔离的双向有源桥变换器是这样实现的：

3、一种基于电容隔离的双向有源桥变换器，包括左侧全桥、右侧全桥、两个隔离电容、两个直流母线电容和一个电感组成。当功率从左向右传输时，左侧全桥当作逆变器工作，右边的全桥当作整流器工作。控制电感左侧的交流电压超前右侧的电压一定的相位就可以将功率从左边的输入侧传输到右边的输出侧。当功率从右向左传输时，右侧全桥当作逆变器工作，左边的全桥当作整流器工作。控制电感右侧的交流电压超前左侧的电压一定的相位就可以将功率从右边的输入侧传输到左边的输出侧。在变换器工作过程中高频交流可以不受阻碍的流过隔离电容。当变换器的左侧或者右侧的开关管发生故障时，高频交流不在形成，非高频交流无法通过隔离电容传输，此时隔离电容取到和变压器一样的隔离的作用。其中电感和隔离电容的位置可以随意调换，不影响变换器的基本功能。

4、本实用新型基于电容隔离的双向有源桥变换器具有八种不同电路结构，包括i型电路、ii型电路、iii型电路、iv型电路、v型电路、vi型电路、vii型电路、viii型电路，这些电路均由左侧全桥、右侧全桥、两个隔离电容、两个直流母线电容和一个电感组成。

5、本实用新型得到以下有益效果：

6、通过采用电容隔离结构，实现了高频交流信号在隔离电容间自由传输，有效提高了能量转换的效率，降低了能量损耗。该双向有源桥变换器适用于多种功率转换场景，具有广泛的应用前景，能够满足不同领域的能量传输需求。

技术特征：

1.一种基于电容隔离的双向有源桥变换器，其特征在于：包括左侧全桥、右侧全桥、第一隔离电容c3、第二隔离电容c4、第一直流母线电容c1、第二直流母线电容c1、电感l，左侧全桥包括第一半桥、第二半桥，右侧全桥包括第三半桥、第四半桥；第一半桥由第一开关管q1和第二开关管q2串联组成，第二半桥由第三开关管q3和第四开关管q4串联组成，第三半桥由第五开关管q5和第六开关管q6串联组成，第四半桥由第七开关管q7和第八开关管q8串联组成，第一直流母线电容c1与第一半桥并联，形成第一端口，第二直流母线电容c2和第二半桥并联，第二形成端口，第一端口和第二端口都可以当作输入或者输出端口。

2.根据权利要求1所述的基于电容隔离的双向有源桥变换器，其特征在于：所述的基于电容隔离的双向有源桥变换器具有八种不同电路结构，包括i型电路、ii型电路、iii型电路、iv型电路、v型电路、vi型电路、vii型电路、viii型电路，这些电路均由左侧全桥、右侧全桥、第一隔离电容c3、第二隔离电容c4、第一直流母线电容c1、第二直流母线电容c1、电感l组成，在i型电路中，电感l和第一隔离电容c3串联连接后接在第一半桥和第三半桥的中点，第二隔离电容c4接在第二半桥和第四半桥的中点；在ii型电路中，第一隔离电容c3和电感l串联连接后接在第一半桥和第三半桥的中点；第二隔离电容c4接在第二半桥和第四半桥的中点；在iii型电路中，电感l和第一隔离电容c3串联连接后接在第二半桥和第四半桥的中点，第一隔离电容c3接在第一半桥和第三半桥的中点；在iv型电路中，电感l和第二隔离电容c4串联连接后接在第二半桥和第四半桥的中点，第一隔离电容c3接在第一半桥和第三半桥的中点在v型电路中，电感l和第一隔离电容c3串联连接后接在第一半桥和第四半桥的中点，第二隔离电容c4接在第二半桥和第三半桥的中点；在vi型电路中，第一隔离电容c3和电感l串联连接后接在第一半桥和第四半桥的中点，第二隔离电容c4接在第二半桥和第三半桥的中点；在vii型电路中，电感l和第二隔离电容c4串联连接后接在第一半桥和第四半桥的中点，第一隔离电容c3接在第二半桥和第三半桥的中点；在viii型电路中，第二隔离电容c4和电感l串联连接后接在第一半桥和第四半桥的中点，第一隔离电容c3接在第二半桥和第三半桥的中点。

技术总结
本技术公开了一种基于电容隔离的双向有源桥变换器，该变换器包含两个全桥、两个直流母线电容、两个隔离电容和一个电感。直流母线电容和全桥并联，并形成输入或者输出端口。该变换器将传统的基于变压器隔离的双向有源桥的变压器换成了两个隔离电容。保留了变换器的隔离和双向功率流动的功能。和变压器相比，隔离电容只有导通损耗。因此，提出的基于电容隔离的双向有源桥变换器效率比传统的基于变压器隔离的双向有源桥的变换器高。且电容的能量密度远高于变压器的能量密度。所以，提出的基于电容隔离的双向有源桥变换器功率密度也会远高于传统的基于变压器隔离的双向有源桥的变压器。

技术研发人员：邱观群
受保护的技术使用者：邱观群
技术研发日：20240325
技术公布日：2024/12/19