一种双输入双模式直流-直流变换器

本技术涉及电力电子，特别是涉及一种双输入双模式直流-直流变换器。

背景技术：

1、将燃料电池等新能源与传统蓄电池结合使用是一种常见的应用方式。当燃料电池等新能源具备时，优先由新能源供电；否则由传统蓄电池供电。这样既保证了新能源被充分利用，又保证了系统输出的稳定性。这就产生了双直流输入的直流-直流变换器的需求。

2、当燃料电池产生的电压与传统蓄电池电压相近时，可以采用切换开关，让两个直流输入按需要切入一个直流-直流变换器中。这样仅需要一个直流-直流变换器和一个切换开关，电路结构简单，功率密度高。

3、但当燃料电池产生的电压与传统蓄电池电压范围相差较大，用一个直流-直流变换器无法满足双输入的变换需求时，则需要更复杂的方案了。这种双直流输入的直流-直流变换器拓扑通常有两种解决方案。一种方案是燃料电池和蓄电池各接一个互相独立的直流-直流变换器，两个直流-直流变换器的输出电压uo接在一起，这种方法优点是两种直流输入电源的利用效率都比较高，但缺点是器件多装置复杂、功率密度低。另一种方案是将燃料电池产生的电压经前级直流-直流变换器转换成蓄电池电压，再由蓄电池经后级直流-直流变换器转换成输出电压uo，这种方法因为前级直流-直流变换器通常可以是非隔离型的，功率密度会高于前一种方案，但缺点是燃料电池的输出功率经过了两级直流-直流变换器，效率下降了。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种双输入双模式直流-直流变换器解决了现有直流-直流变换器在两个直流输入电压相差较大时，存在变换器结构较复杂、功率密度低以及效率下降的问题。

2、为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种双输入双模式直流-直流变换器，包括输入直流电压源dc1、输入直流电压源dc2、开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5、变压器tx1和输入电感l1，所述变压器tx1原边绕组的上端分别与开关管s3的发射极和开关管s4的集电极连接，所述变压器tx1原边绕组的中间抽头与开关管s5的发射极连接，所述变压器tx1原边绕组的下端分别与开关管s1的发射极和开关管s2的集电极连接，所述开关管s1的集电极和开关管s3的集电极均与输入直流电压源dc1的正极连接，所述开关管s2的发射极和开关管s4的发射极均与输入电感l1的一端连接，所述开关管s5的集电极与输入直流电压源dc2的正极连接，所述输入直流电压源dc2的负极、输入直流电压源dc1的负极和输入电感l1的另一端均接地，所述变压器tx1副边绕组的上端分别与二极管d1的阳极和二极管d2的阴极连接，所述变压器tx1副边绕组的下端分别与二极管d3的阳极和二极管d4的阴极连接，所述二极管d1的阴极和二极管d3的阴极均与输出电容co的正极连接，所述二极管d2的阳极、二极管d4的阳极和输出电容co的负极均接地，所述输出电容co的正极与负载电阻ro的一端连接，所述负载电阻ro的另一端接地。

3、上述方案的有益效果是：本实用新型利用一个电路实现了双输入电源的电压变换，功率器件被重复利用，电路密度得到提升，适用于两种不同电压等级的直流输入源应用的直流-直流变换器场合，解决了现有直流-直流变换器在两个直流输入电压相差较大时，存在变换器结构较复杂、功率密度低以及效率下降的问题。

4、进一步地，输入直流电压源dc1通过光伏面板、燃料电池或蓄电池提供。

5、上述进一步方案的有益效果是：通过上述技术方案，可利用光伏面板、燃料电池或蓄电池提供输入直流电压源dc1。

6、进一步地，输入直流电压源dc2通过光伏面板、燃料电池或蓄电池提供。

7、上述进一步方案的有益效果是：通过上述技术方案，可利用光伏面板、燃料电池或蓄电池提供输入直流电压源dc2。

8、进一步地，变压器tx1原边绕组的上端匝数和下端匝数相同。

9、上述进一步方案的有益效果是：通过上述技术方案，对变压器tx1原边绕组上下端设置相同的匝数，利于本方案的整体实施。

技术特征：

1.一种双输入双模式直流-直流变换器，其特征在于，包括输入直流电压源dc1、输入直流电压源dc2、开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5、变压器tx1和输入电感l1，所述变压器tx1原边绕组的上端分别与开关管s3的发射极和开关管s4的集电极连接，所述变压器tx1原边绕组的中间抽头与开关管s5的发射极连接，所述变压器tx1原边绕组的下端分别与开关管s1的发射极和开关管s2的集电极连接，所述开关管s1的集电极和开关管s3的集电极均与输入直流电压源dc1的正极连接，所述开关管s2的发射极和开关管s4的发射极均与输入电感l1的一端连接，所述开关管s5的集电极与输入直流电压源dc2的正极连接，所述输入直流电压源dc2的负极、输入直流电压源dc1的负极和输入电感l1的另一端均接地，所述变压器tx1副边绕组的上端分别与二极管d1的阳极和二极管d2的阴极连接，所述变压器tx1副边绕组的下端分别与二极管d3的阳极和二极管d4的阴极连接，所述二极管d1的阴极和二极管d3的阴极均与输出电容co的正极连接，所述二极管d2的阳极、二极管d4的阳极和输出电容co的负极均接地，所述输出电容co的正极与负载电阻ro的一端连接，所述负载电阻ro的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的双输入双模式直流-直流变换器，其特征在于，所述输入直流电压源dc1通过光伏面板、燃料电池或蓄电池提供。

3.根据权利要求1所述的双输入双模式直流-直流变换器，其特征在于，所述输入直流电压源dc2通过光伏面板、燃料电池或蓄电池提供。

4.根据权利要求1所述的双输入双模式直流-直流变换器，其特征在于，所述变压器tx1原边绕组的上端匝数和下端匝数相同。

技术总结
本技术公开了一种双输入双模式直流‑直流变换器，涉及电力电子技术领域，包括输入直流电压源DC1、输入直流电压源DC2、开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、变压器TX1、输入电感L1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、输出电容Co和负载电阻Ro。本技术解决了现有直流‑直流变换器在两个直流输入电压相差较大时，存在变换器结构较复杂、功率密度低以及效率下降的问题。

技术研发人员：袁启维
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：20240428
技术公布日：2024/12/19