三相CLLC双向直流变换器及其控制方法技术

本发明专利技术属于直流变换器技术领域，具体涉及了一种三相CLLC双向直流变换器及其控制方法，旨在解决现有基于模块化的高压侧串联‑低压侧并联结构模块数量多、可靠性差以及现有基于多电平技术的变换器电路拓扑复杂、电容分压不均、钳位管电压应力高的问题。本发明专利技术包括：高压侧分压电容模块包括3个分压电容；三相半桥串联/并联模块包括串联/并联的三个桥臂，每个桥臂包括串联的两个开关管；三相原边/副边谐振模块包括a、b、c三相原边/副边谐振腔；三相隔离变压器包括a、b、c三个单相变压器；低压侧电容模块。本发明专利技术通过分压电容进行高压侧电压分压，降低钳位管电压应力，并通过高频软开关技术降低开关损耗，提高变换器效率和功率密度。

【技术实现步骤摘要】
三相CLLC双向直流变换器及其控制方法
本专利技术属于直流变换器
，具体涉及了一种三相CLLC双向直流变换器及其控制方法。
技术介绍
双向直流变换器可实现输入、输出电压不变的同时，改变输入、输出电流的方向，实现能量的双向传输，是直流电压变换和功率控制的关键设备。随着可再生能源分布式发电系统和直流配电网技术的快速发展，适用于高压大功率场合的双向直流变换器成为近年来的重要发展方向和研究热点之一。在直流配电网和可再生能源直流发电系统中，高压侧电压可高达几kV到几十kV，由于常规功率开关器件的击穿电压较低，高电压直流电源系统多采用高压侧串联、低压侧并联的模块化连接方式。然而，随着电压的不断提高，模块数量增加，对系统的效率、可靠性和功率密度提出了严峻的挑战。为了提高直流电源系统的普适性和综合电气性能，上述系统中的双向变换器需满足电压变比高、大功率输出等诸多需求。为了适应高电压大功率的运行要求，多电平技术在变换器拓扑中得到较广泛的应用。采用多电平技术的变换器既能实现能量的双向传输，又能满足高电压大功率的要求，还可进一步降低功率开关管的电压应力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，该直流变换器包括顺次连接的高压侧分压电容模块、三相半桥串联模块、三相原边谐振模块、三相隔离变压器、三相副边谐振模块、三相半桥并联模块、低压侧电容模块；/n所述高压侧分压电容模块，用于进行将高压侧的电压分压以及平滑高压直流母线电压并吸收所述三相半桥串联模块的高脉冲电流；/n所述三相半桥串联模块，当能量从高压侧向低压侧传递时，用于将分压后的直流母线电压调制为高频交变的交流方波，当能量从低压侧向高压侧传递时，用于将变压器传递来的高频交流电压整流为直流电压；/n所述三相原边谐振模块，与所述三相副边谐振模块配合实现开关管的软开关；/n所述三相隔离变压器，用...

【技术特征摘要】
1.一种三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，该直流变换器包括顺次连接的高压侧分压电容模块、三相半桥串联模块、三相原边谐振模块、三相隔离变压器、三相副边谐振模块、三相半桥并联模块、低压侧电容模块；
所述高压侧分压电容模块，用于进行将高压侧的电压分压以及平滑高压直流母线电压并吸收所述三相半桥串联模块的高脉冲电流；
所述三相半桥串联模块，当能量从高压侧向低压侧传递时，用于将分压后的直流母线电压调制为高频交变的交流方波，当能量从低压侧向高压侧传递时，用于将变压器传递来的高频交流电压整流为直流电压；
所述三相原边谐振模块，与所述三相副边谐振模块配合实现开关管的软开关；
所述三相隔离变压器，用于实现原边与副边的电气隔离以及实现原边与副边的能量传输；
所述三相半桥并联模块，当能量从高压侧向低压侧传递时，用于将将变压器传递来的高频交流电压整流为直流电压，当能量从低压侧向高压侧传递时，用于将低压直流母线电压调制为高频交变的交流方波；
所述低压侧电容模块，用于平滑低压直流母线电压并吸收所述三相半桥并联模块的高脉冲电流。


2.根据权利要求1所述的三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，所述高压侧分压电容模块包括分压电容CH1、分压电容CH2、分压电容CH3；
所述分压电容CH1、分压电容CH2、分压电容CH3的电压均为高压侧电压的1/3。


3.根据权利要求2所述的三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，所述三相半桥串联模块包括串联的桥臂S1、桥臂S2、桥臂S3；所述桥臂S1、桥臂S2、桥臂S3分别包括串联的2个开关管；
以所述2个开关管的串联连接点作为其对应的桥臂中点，获得桥臂S1中点桥臂S2中点桥臂S3中点


4.根据权利要求3所述的三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，所述三相半桥并联模块包括并联的桥臂P1、桥臂P2、桥臂P3；所述臂P1、桥臂P2、桥臂P3分别包括串联的2个开关管；
以所述2个开关管的串联连接点作为其对应的桥臂中点，获得桥臂P1中点桥臂P2中点桥臂P3中点


5.根据权利要求4所述的三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，所述三相原边谐振模块包括a相原边谐振腔、b相原边谐振腔、c相原边谐振腔；
所述a相原边谐振腔、b相原边谐振腔、c相原边谐振腔分别包括原边谐振电容Crpx、原边谐振电感Lrpx；其中，x＝a/b/c。


6.根据权利要求5所述的三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，所述三相副边谐振模块包括a相副边谐振腔、b相副边谐振腔、c相副边谐振腔；
所述a相副边谐振腔、b相副边谐振腔、c相副边谐振腔分别包括副边谐振电容Crsx、副边谐振电感Lrsx；其中，x＝a/b/c。


7.根据权利要求6所述的三相CLLC双向直流变换器，其特征在于，所述三相隔离变压器包括三相原边绕组、三相副边绕组；
所述三相原边绕组、三相副边绕组各相分别耦接所述原边谐振模块、副边谐振模块的各相；
所述三相原边绕组包括第一端Tx1、第二端Tx2，x＝a/b/c；Ta1与所述桥臂S1中点之间串联原边谐振电容Crpa、原边谐振电感Lrpa，Tb1与所述桥臂S2中点之间串联原边谐振电容Crpb、原边谐振电感Lrpb，Tc1与所述桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹国恩，王一波，曹睿，王哲，赵勇，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11