一种双向DC/DC变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双向DC/DC变换器及其控制方法，该变换器包括：交错并联的前级变换器以及后级变换器，前级变换器为交错定频运行，后级变换器为交错电压电流双闭环运行。该方法包括：在正向/反向运行时，控制后级变换器通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得前级变化器中多个变换器的输出/输入电压不同。本发明专利技术的双向DC/DC变换器及其控制方法，不仅能够发挥LLC变换器软开关损耗低和交错并联变换器输出电流纹波小的长处，同时能够避免LLC变换器并联时因为参数不一致带来的电流不均的问题。

A Bidirectional DC/DC Converter and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种双向DC/DC变换器及其控制方法
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种双向DC/DC变换器及其控制方法。
技术介绍
LLC谐振变换器是一种通过控制开关频率来实现输出电压或输出电流恒定的谐振电路，它的优点是能够通过软开关技术有效降低开关管的开关损耗，提高变换器的效率和功率密度。但是LLC谐振变换器输出没有电感滤波，导致电流纹波大，影响电容寿命，所以在大功率场合，LLC需要采用交错并联使用。与传统的PWM变换器能够调节占空比均流不同，LLC变换器不能够通过调节频率均流，否则各相LLC变换器的频率不同，失去了并联交错减小电流纹波的作用。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种双向DC/DC变换器及其控制方法，采用两级DC/DC变换器的级联、并联交错结构，不仅能够发挥LLC变换器软开关损耗低和交错并联变换器输出电流纹波小的长处，同时能够避免LLC变换器并联时因为参数不一致带来的电流不均的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种双向DC/DC变换器，其包括：前级变换器以及后级变换器，所述前级变换器与所述后级变换器为交错并联结构；其中，所述前级变换器为交错定频运行，所述后级变换器为交错电压电流双闭环运行；在正向运行时，所述后级变换器用于通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，通过调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得所述前级变化器中多个变换器的输出电压不同；在反向运行时，所述后级变换器用于通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，通过调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得所述前级变化器中多个变换器的输入电压不同。较佳地，所述前级变换器为LLC变换器；所述后级变换器为Buck/Boost变换器。本专利技术还提供一种双向DC/DC变换器的控制方法，其包括：S11：在正向运行时，控制后级变换器通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得前级变化器中多个变换器的输出电压不同；S12：在反向运行时，控制后级变换器通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得前级变化器中多个变换器的输入电压不同；所述流程S11与流程S12不分先后顺序。相较于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的双向DC/DC变换器及其控制方法，通过使用LLC变换器，能够发挥LLC变换器的软开关损耗低的长处；另外通过使用前级变换器与后级变换器的交错并联结构，能够发挥交错并联变换器的输出电流文波小的长处；并且通过使用Buck/Boost变换器来调节LLC变换器的输出或输入电压，进而避免LLC变换器并联时因参数不一致带来的电流不均的问题；(2)本专利技术的双向DC/DC变换器及其控制方法，通过多变换器并联运行的结构，变换器的功率由单个变换器的功率改变为所有变换器功率的总和，进而可以有效扩大变换器功率。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明：图1为本专利技术的一实施例的DC/DC变换器的拓扑图；图2为传统的DC/DC变换器的拓扑图；图3为本专利技术的一实施例的DC/DC变换器的控制示意图；图4为DC/DC变换器的电流原理图；图5为传统的DC/DC变换器的电流不均波形图；图6为本专利技术的一实施例的DC/DC变换器的电流均衡波形图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。图1为本专利技术的一实施例的DC/DC变换器的拓扑图。参考图1，本实施例的DC/DC变换器包括：前级变换器以及后级变换器，前级变换器与后级变换器为交错并联结构。其中，前级变换器交错定频运行，后级变换器交错电压电流双闭环运行，控制示意图如图3所示，后级变换器用于通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与电流指令相比较，通过调节后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得前级变化器中多个变换器的输出电压或输入电压不同。本实施例中，前级变换器为LLC变换器，且采用两个LLC变换器，分别为LLC1、LLC2；后级变换器为Buck/Boost变换器，且采用两个Buck/Boost变换器，分别为Buck/Boost1、Buck/Boost2。传统的LLC谐振变换器在正向运行时，由于其各相谐振参数不一致时，导致其增益曲线产生偏差，又因为LLC谐振变换器需要并联运行减小纹波电流，所以各相LLC工作频率必须相同，这样会导致谐振频率偏小的LLC相对于谐振频率大的LLC其输出的增益较小。传统并联的LLC谐振变换器如图2所示。当传统变换器运行时，假设LLC1谐振参数较大，则LLC1在相同频率下增益比LLC2增益小，例如图4中方形与菱形点所示。并联运行时，LLC1与LLC2的输入电压与输出电压均相同，所以其增益必须相同，即LLC1必须减小谐振电流来使自身增益增大至与LLC2相同，例如图4中虚线所示，如图5所示为电流不均波形图。传统的LLC谐振变换器在反向运行时，由于其各相谐振参数不一致时，导致其增益曲线产生偏差，又因为LLC谐振变换器需要并联运行减小纹波电流，所以各相LLC工作频率必须相同，这样会导致谐振频率偏小的LLC相对于谐振频率大的LLC其输出的增益较小。传统并联的LLC谐振变换器如图2所示。当传统变换器运行时，假设LLC1谐振参数较大，则LLC1在相同频率下增益比LLC2增益小，例如图4中方形与菱形点所示。并联运行时，LLC1与LLC2的输入电压与输出电压均相同，所以其增益必须相同，即LLC1必须减小谐振电流来使自身增益增大至与LLC2相同，例如图4中虚线所示，如图5所示为电流不均波形图。本实施例的变换器在正向运行时，虽然其各相谐振参数不一致时，导致其增益曲线产生偏差，在各相LLC工作频率必须相同，这样会导致谐振频率偏小的LLC相对于谐振频率大的LLC其输出的增益较小。假设LLC1谐振参数较大，则LLC1在相同频率下增益比LLC2增益小，例如图4中方形与菱形点所示。并联运行时，本变换器首先通过Buck/Boost变换器的电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与电流指令比较，通过调节Buck/Boost的占空比使得两个Buck/Boost的电流相同。此时LLC1与LLC2的输出电压不再相同，即LLC1与LLC2需要的增益不再相同，LLC1与LLC2分别在菱形与方形处运行，谐振电流得到均衡，电流均衡波形图如图6所示。本实施例的变换器在反向运行时，虽然其各相谐振参数不一致时，导致其增益曲线产生偏差，在各相LLC工作频率必须相同，这样会导致谐振频率偏小的LLC相对于谐振频率大的LLC其输出的增益较小。假设LLC1谐振参数较大，则LLC1在相同频率下增益比LLC2增益小，例如图4中方形与菱形点所示。并联运行时，本变换器首本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向DC/DC变换器，其特征在于，包括：前级变换器以及后级变换器，所述前级变换器与所述后级变换器为交错并联结构；其中，所述前级变换器为交错定频运行，所述后级变换器为交错电压电流双闭环运行；在正向运行时，所述后级变换器用于通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，通过调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得所述前级变化器中多个变换器的输出电压不同；在反向运行时，所述后级变换器用于通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，通过调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得所述前级变化器中多个变换器的输入电压不同。

【技术特征摘要】
1.一种双向DC/DC变换器，其特征在于，包括：前级变换器以及后级变换器，所述前级变换器与所述后级变换器为交错并联结构；其中，所述前级变换器为交错定频运行，所述后级变换器为交错电压电流双闭环运行；在正向运行时，所述后级变换器用于通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，通过调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得所述前级变化器中多个变换器的输出电压不同；在反向运行时，所述后级变换器用于通过电压外环产出电流指令，然后将检测到的电感电流与所述电流指令相比较，通过调节所述后级变换器中多个变换器的占空比来使得多个变换器的电流相同；进而使得所述前级变化器中多个变换器的输入电压不同。2.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，所述前级变换器为LLC变换器。3.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，刘亚，孙佳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31