一种双向直流变换电路及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种双向直流变换电路及其控制方法。所述电路包括依次连接的原边滤波电容、原边全桥变换电路、变压器、副边变换电路和副边滤波电容，还包括电感和控制器，所述电感串联在所述变压器与所述原边全桥变换电路之间；所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路均具备逆变和整流的功能；所述副边变换电路实现整流的方式包括全波整流、倍压整流和全桥整流；所述双向直流变换电路的前端和后端用于与具备双向能力的直流侧连接；所述控制器用于正向或反向控制所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路的开通时序。所述方法使电感的电压与原边电压一起加在变压器的副边，从而使输出电压高于原输入电压按照所述变压器的匝数比变换后的原输出电压。

【技术实现步骤摘要】
一种双向直流变换电路及其控制方法
本专利技术涉及直流-直流变换领域，特别涉及一种双向直流-直流变换电路及其控制方法。
技术介绍
随着储能产品以及电池设备相关领域的快速发展，直流变换电路的应用越来越广泛，但目前的直流变换电路的效率较低。此外，现有的直流变换电路不能适应不同端口电压场景，造成使用限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的直流变换电路的效率较低的问题，提出一种双向直流变换电路及其控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种双向直流变换电路，包括依次连接的原边滤波电容、原边全桥变换电路、变压器、副边变换电路和副边滤波电容，还包括电感和控制器，所述电感串联在所述变压器与所述原边全桥变换电路之间；所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路均具备逆变和整流的功能；所述副边变换电路实现整流的方式包括全波整流、倍压整流和全桥整流；所述双向直流变换电路的前端和后端用于与具备双向能力的直流侧连接；所述控制器用于正向或反向控制所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路的开通时序。在一些优选的实施方式中，所述电感为外接串联电感或者所述变压器的等效漏感或者所述变压器的漏感与外接串联电感的等效电感。在一些优选的实施方式中，所述直流侧为具备双向能力的电源、电路或者负载；所述直流侧的具体类型包括直流电源、电池、直流转交流的逆变器电路、或者交流整流变换为直流的变换电路；所述变压器为高频隔离变压器；所述原边全桥变换电路包括原边驱动电路和原边开关变换单元，所述原边驱动电路用于驱动所述原边开关变换单元；所述原边开关变换单元的主要元件为高频开关管，所述高频开关管具备反向并联的二极管。在一些优选的实施方式中，所述双向直流变换电路的数量为两个以上，分别是至少一个第一子变换电路和至少一个第二子变换电路；所述第一子变换电路的前端与所述第二子变换电路的前端串联或并联，和/或所述第一子变换电路的后端与所述第二子变换电路的后端串联或并联；所述控制器的数量为一个以上，所述控制器用于正向或反向控制所述第一子变换电路和所述第二子变换电路的开通时序以及使所述第一子变换电路和所述第二子变换电路工作于同相位模式或错相位模式。在进一步优选的实施方式中，所述错相位模式的错相相位包括1/(2N)个周期或者1/4个周期，N表示子变换电路的个数。在另一方面，本专利技术还提供一种双向直流变换电路的控制方法，所述双向直流变换电路包括依次连接的原边滤波电容、原边全桥变换电路、变压器、副边变换电路和副边滤波电容，还包括电感和控制器，所述电感串联在所述变压器与所述原边全桥变换电路之间；所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路均具备逆变和整流的功能；所述控制器用于控制所述双向直流变换电路；所述控制方法包括如下步骤：反向控制所述双向直流变换电路的开通时序以使能量从副边传输到原边；使所述副边变换电路工作于逆变状态，控制所述原边全桥变换电路使所述变压器的原边短路，所述电感进行储能；控制所述原边全桥变换电路使所述变压器的原边解除短路，所述变压器的原边工作于整流状态，所述电感的电动势反向，所述电感的电压与所述变压器的线圈电压串联，从而使输出电压高于原输入电压按照所述变压器的匝数比变换后的原输出电压。在一些优选的实施方式中，所述副边变换电路为全桥变换电路，所述控制方法还包括如下步骤：正向控制所述双向直流变换电路的开通时序以使能量从原边传输到副边；使所述原边全桥变换电路工作于逆变状态，控制所述副边变换电路使所述变压器的副边短路，所述电感进行储能；控制所述副边变换电路使所述变压器的副边解除短路，所述变压器的副边工作于整流状态，所述电感的电动势反向，所述电感的电压与原边电压一起施加在变压器的副边，从而使输出电压高于原输入电压按照所述变压器的匝数比变换后的原输出电压。在一些优选的实施方式中，所述工作于整流状态包括工作于自由整流状态或者工作于同步整流状态；所述解除短路具体为使全桥变换电路中处于开通状态的至少一个开关管关断。在一些优选的实施方式中，所述双向直流变换电路的数量为两个以上，分别是至少一个第一子变换电路和至少一个第二子变换电路；所述控制器可使所述第一子变换电路和所述第二子变换电路工作于同相位模式或错相位模式。本专利技术还提供一种电能变换装置，包括信号处理器、存储器和一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述信号处理器执行，所述程序包括用于执行上述任一方法的指令。与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：由于电感的存在及驱动控制相位的配合，在负载条件较重或者连续电流的情况下：原边的开关管可以获得零电压开通以及近乎零电压关断；实现整流的开关管可以零电流关断、近乎零电流开通；从而使得双向直流变换电路可以获取高效率。此外，本专利技术在前述控制方法的配合下，可以形成升压模式，从而使输出电压高于原输入电压按照变压器的匝数比变换后的原输出电压。即扩大了变换电路的输出或者输入电压范围，使得该变换电路在应用中可以更加灵活。附图说明图1示出本专利技术的双向直流变换电路的电路结构；图2示出本专利技术的双向直流变换电路的具体电路结构；图3示出图2的双向直流变换电路的正向驱动时序图；图4示出图2的双向直流变换电路的反向驱动时序图；图5示出本专利技术的双向直流变换电路的控制方法的流程图；图6示出本专利技术的双向直流变换电路的另一种反向驱动时序图；图7示出本专利技术的双向直流变换电路在反向第一阶段的电路等效图；图8示出本专利技术的双向直流变换电路在反向第三阶段的电路等效图；图9示出本专利技术的双向直流变换电路的一种变型方式的电路结构；图10示出图9的双向直流变换电路的正向驱动时序图；图11示出图9的双向直流变换电路在正向第一阶段的电路等效图；图12示出图9的双向直流变换电路在正向第三阶段的电路等效图；图13示出本专利技术的第一子变换电路的电路结构；图14示出本专利技术的第二子变换电路的电路结构；图15示出本专利技术的双向直流变换电路的一种变型方式；图16示出本专利技术的双向直流变换电路的另一种变型方式；图17示出本专利技术的双向直流变换电路的第三种变型方式；图18示出本专利技术的双向直流变换电路的第四种变型方式；图19示出本专利技术图15的双向直流变换电路的具体电路结构；图20示出本专利技术图19的双向直流变换电路工作于正向同相位模式的驱动时序图；图21示出本专利技术图19的双向直流变换电路工作于正向错相位模式的驱动时序图；图22示出本专利技术图19的双向直流变换电路工作于反向同相位模式的驱动时序图；图23示出本专利技术图19的双向直流变换电路工作于反向错相位模式的驱动时序图；图24示出本专利技术图19的双向直流变换电路工作于反向同相位模式的另一种驱动时序图；图25示出本专利技术图19的双向直流变换电路工作于反向错相位模式的另一种驱动时序图；图26示出本专利技术的双向直流变换电路的第五种变型方式；图27示出本专利技术的双向直流变换电路的第六种变型方式；图28示出本专利技术的双向直流变换电路的控制方法的一种变型方式的流程图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参考图1和图2，双向直流变换电路100’包括依次连接的原边滤波电容C1’、原边全桥变换电路110’、变压器TR’、副边变换电路120’本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向直流变换电路，其特征在于：包括依次连接的原边滤波电容、原边全桥变换电路、变压器、副边变换电路和副边滤波电容，还包括电感和控制器，所述电感串联在所述变压器与所述原边全桥变换电路之间；所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路均具备逆变和整流的功能；所述副边变换电路实现整流的方式包括全波整流、倍压整流和全桥整流；所述双向直流变换电路的前端和后端用于与具备双向能力的直流侧连接；所述控制器用于正向或反向控制所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路的开通时序。

【技术特征摘要】
2018.02.11 CN 20181014145871.一种双向直流变换电路，其特征在于：包括依次连接的原边滤波电容、原边全桥变换电路、变压器、副边变换电路和副边滤波电容，还包括电感和控制器，所述电感串联在所述变压器与所述原边全桥变换电路之间；所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路均具备逆变和整流的功能；所述副边变换电路实现整流的方式包括全波整流、倍压整流和全桥整流；所述双向直流变换电路的前端和后端用于与具备双向能力的直流侧连接；所述控制器用于正向或反向控制所述原边全桥变换电路和所述副边变换电路的开通时序。2.根据权利要求1所述的双向直流变换电路，其特征在于：所述电感为外接串联电感或者所述变压器的等效漏感或者所述变压器的漏感与外接串联电感的等效电感。3.根据权利要求1所述的双向直流变换电路，其特征在于：所述直流侧为具备双向能力的电源、电路或者负载；所述直流侧的具体类型包括直流电源、电池、直流转交流的逆变器电路、或者交流整流变换为直流的变换电路；所述变压器为高频隔离变压器；所述原边全桥变换电路包括原边驱动电路和原边开关变换单元，所述原边驱动电路用于驱动所述原边开关变换单元；所述原边开关变换单元的主要元件为高频开关管，所述高频开关管具备反向并联的二极管。4.根据权利要求1至3任一项所述的双向直流变换电路，其特征在于：所述双向直流变换电路的数量为两个以上，分别是至少一个第一子变换电路和至少一个第二子变换电路；所述第一子变换电路的前端与所述第二子变换电路的前端串联或并联，和/或所述第一子变换电路的后端与所述第二子变换电路的后端串联或并联；所述控制器的数量为一个以上，所述控制器用于正向或反向控制所述第一子变换电路和所述第二子变换电路的开通时序以及使所述第一子变换电路和所述第二子变换电路工作于同相位模式或错相位模式。5.根据权利要求4所述的双向直流变换电路，其特征在于：所述错相位模式的错相相位包括1/(2N)个周期或者1/4个周期，N表示子变换电路的个数。6.一种双向直流变换电路的控制方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦全，
申请(专利权)人：深圳市保益新能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44