一种双向功率变换电路及电源的制作方法

本技术实施例属于电子电路，尤其涉及一种双向功率变换电路及电源。

背景技术：

1、随着新能源行业和新型电池的快速发展，电能双向流动的需求逐渐开始取代传统单向流动的需求，双向拓扑的应用逐渐广泛。而双向拓扑对电容处理电流的能力要求较高，尤其是在采用两路拓扑串并联提升输出能力的场景中，为了满足不同工况下的纹波电流均不超过电容的额定电流，在电容选型中需要留有较大的裕量，此时，如何提高电容利用率和拓扑整体效率则成为了亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种双向功率变换电路及电源，以期提高变换电路的电容利用率和整体效率。

2、第一方面，本技术实施例提供一种双向功率变换电路，其特征在于，包括：第一双向功率变换子电路、第二双向功率变换子电路、切换开关单元、第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元和第四电容单元；

3、所述第一双向功率变换子电路的输入端和所述第二双向功率变换子电路的输入端连接第一直流电压源，所述第一双向功率变换子电路的输出端连接所述第一电容单元、所述第三电容单元和所述切换开关单元，所述第二双向功率变换子电路的输出端连接所述第二电容单元、所述第四电容单元和所述切换开关单元，所述第一电容单元、所述第二电容单元、所述第三电容单元、所述第四电容单元和所述切换开关单元还连接第二直流电压源，所述第一电容单元的第一端和所述第三电容单元的第一端合路后连接所述第一双向功率变换子电路的第一输出端和所述第二直流电压源的第一端，所述第二电容单元的第一端和所述第四电容单元的第一端合路后分别所述连接第二双向功率变换子电路的第一输出端和所述第二直流电压源的第二端，所述第三电容单元的第二端连接所述第四电容单元的第二端；

4、所述切换开关单元用于切换所述第一双向功率变换子电路和所述第二双向功率变换子电路的连接状态，所述连接状态包括串联或并联；在所述连接状态为并联时，所述切换开关单元的第一支路的第一端与第一电容单元和所述第三电容单元合路后连接所述第一双向功率变换子电路和所述第二直流电压源，所述第一支路的第二端连接所述第二双向功率变换子电路的第二输出端和所述第二电容单元的第二端，所述切换开关单元的第二支路的第一端与所述第二电容单元和所述第四电容单元合路后连接所述第二双向功率变换子电路和所述第二直流电压源，所述第二支路的第二端连接所述第一双向功率变换子电路的第二输出端和所述第一电容单元的第二端；在所述连接状态为串联时，所述第一双向功率变换子电路的第二输出端、所述第一电容单元的第二端、所述第二双向功率变换子电路的第二端和所述第二电容单元的第二端经所述切换开关单元合路后连接所述第三电容单元的第二端和所述第四电容单元的第二端。

5、在一种可能的实施方式中，所述切换开关单元包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述第一开关的第一端、所述第一电容单元的第一端和所述第三电容单元的第一端合路后连接所述第一双向功率变换子电路的第一输出端和所述第二直流电压源的第一端，所述第二开关的第一端、所述第二电容单元的第一端和所述第四电容单元的第一端合路后连接所述第二双向功率变换子电路的第一输出端和所述第二直流电压源的第二端，所述第一开关的第二端、所述第二双向功率变换子电路的第二端和所述第二电容单元的第二端合路后连接所述第四开关的第一端，所述第二开关的第二端、所述第一双向功率变换子电路的第二端和所述第一电容单元的第二端合路后连接所述第三开关的第一端，所述第三开关的第二端和所述第四开关的第二端合路后连接所述第三电容单元的第二端和所述第四电容单元的第二端。

6、在一种可能的实施方式中，所述连接状态为并联时所述第一开关和所述第二开关导通，所述连接状态为串联时所述第三开关和所述第四开关导通。

7、在一种可能的实施方式中，所述双向功率变换电路还包括零电压导通电路，所述零电压导通电路连接第一双向功率变换子电路、第二双向功率变换子电路、切换开关单元、第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元和第四电容单元，用于在所述切换开关单元切换所述第一双向功率变换子电路和所述第二双向功率变换子电路的连接状态时，对所述第一电容单元、第二电容单元、第三电容单元和第四电容单元中目标电容进行充电或放电，以实现所述切换开关单元的零电压导通。

8、在一种可能的实施方式中，所述零电压导通电路包括第一电阻单元、第二电阻单元、第一二极管单元、第二二极管单元、第一开关管单元和第二开关管单元；所述第一电阻单元和所述第一二极管单元串联后正极端连接所述第一双向功率变换子电路的第二输出端、所述第一电容单元的第二端和所述切换开关单元，所述第二电阻单元和所述第二二极管单元串联后负极端连接所述第二双向功率变换子电路的第二输出端、所述第二电容单元的第二端和所述切换开关单元，所述第一电阻单元和所述第一二极管单元串联后负极端与所述第二电阻单元和所述第二二极管单元串联后正极端合路后，连接所述第一开关管单元的第一端和所述第二开关管单元的第一端，所述第一开关管单元的第二端与所述第一电容单元和所述第三电容单元合路后连接所述第一双向功率变换子电路的第一输出端，所述第二开关管单元的第二端与所述第二电容单元和所述第四电容单元合路后连接所述第二双向功率变换子电路的第一输出端。

9、在一种可能的实施方式中，所述零电压导通电路包括第三二极管单元、第四二极管单元、第三电阻单元、第一开关管单元和第二开关管单元；所述第三二极管单元正极端连接所述第一双向功率变换子电路的第二输出端、所述第一电容单元的第二端和所述切换开关单元，所述第四二极管单元负极端连接所述第二双向功率变换子电路的第二输出端、所述第二电容单元的第二端和所述切换开关单元，所述第三二极管单元的负极端和所述第一开关管单元的第一端合路后连接所述第三电阻单元的第一端，所述第四二极管单元的正极端和所述第二开关管单元的第一端合路后连接所述第三电阻单元的第二端，所述第一开关管单元的第二端与所述第一电容单元和所述第三电容单元合路后连接所述第一双向功率变换子电路的第一输出端，所述第二开关管单元的第二端与所述第二电容单元和所述第四电容单元合路后连接所述第二双向功率变换子电路的第一输出端。

10、在一种可能的实施方式中，所述第一电容单元和所述第二电容单元为金膜电容。

11、在一种可能的实施方式中，所述第三电容单元和所述第四电容单元为电解电容。

12、在一种可能的实施方式中，所述双向功率变换子电路为双有源桥电路。

13、第二方面，本技术实施例提供一种电源，包括如第一方面所述的任一双向功率变换电路。

14、可以看出，本技术实施例中，双向功率变换电路中切换开关单元用于切换第一双向功率变换子电路和第二双向功率变换子电路的连接状态为串联或并联，且在连接状态为并联时，切换开关单元的第一支路的第一端与第一电容单元和第三电容单元合路后连接第一双向功率变换子电路和第二直流电压源，第一支路的第二端连接第二双向功率变换子电路的第二输出端和第二电容单元的第二端，切换开关单元的第二支路的第一端与第二电容单元和第四电容单元合路后连接第二双向功率变换子电路和第二直流电压源，第二支路的第二端连接第一双向功率变换子电路的第二输出端和第一电容单元的第二端；在连接状态为串联时，第一双向功率变换子电路的第二输出端、第一电容单元的第二端、第二双向功率变换子电路的第二端和第二电容单元的第二端经切换开关单元合路后连接第三电容单元的第二端和第四电容单元的第二端。双向功率变换电路既可通过两个双向功率变换子电路串并联提升输出能力，同时，两个双向功率变换子电路串联或并联时的连接状态可使电容单元保持较大容值，以及减少切换开关单元流过的交流分量，有利于提高变换电路中电容的利用率以及整体效率。