一种双向DC/DC变换器及其调制方法技术

本发明专利技术提供一种双向DC/DC变换器及其调制方法，根据检测到的双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差，在判断两侧电压差处于预设压差范围内之后，控制双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制；即在两端电压接近或者一致时，以双级调制代替单级调制，避免单级调制下调制度过大的问题，进而防止占空比丢失，使得电感充放能平衡且输入输出电流纹波小，能够实现双向DC/DC变换器在全电压范围段内的稳定调制，提升了电流的波形质量，且提高了系统的稳定性。且提高了系统的稳定性。且提高了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种双向DC/DC变换器及其调制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种双向DC/DC变换器及其调制方法。

技术介绍

[0002]双向DC/DC变换器的拓扑结构如图1所示，现有技术中，通常采用单级调制控制该双向DC/DC变换器的运行模式，即高压侧进行斩波控制，低压侧外管导通、内管关断。当电流从高压侧流向低压侧时，运行在buck模式，即降压模式；当电流从低压侧流向高压侧时，运行在boost模式，即升压模式；双向buck-boost自由切换。
[0003]以上单级调制方式在大部分工况下是可以稳定高效运行的，但是，若双向DC/DC变换器两端电压一致或压差小于一定值，会使调制度过大，导致内管占空比丢失，存在失控区，进而导致输入输出电流纹波较大，造成电能质量降低且多机并联运行时容易引发系统震荡。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种双向DC/DC变换器及其调制方法，可以实现双向DC/DC变换器在全电压范围段内稳定调制，提升了电流的波形质量，进而提高系统的稳定性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种双向DC/DC变换器的调制方法，包括：
[0007]根据检测得到的所述双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差；
[0008]判断所述两侧电压差是否处于预设压差范围内；
[0009]若所述两侧电压差处于预设压差范围内，则控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制。
[0010]优选的，所述单级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制所述双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断；
[0011]所述双级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制。
[0012]优选的，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧的载波方向相反。
[0013]优选的，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧调制波的计算公式为：
[0014][0015][0016]ΔV＝V
L-V
H
；
[0017]其中，表示低压侧调制波电压，表示高压侧调制波电压，V
L
表示所述低压侧电压的实际值，V
H
表示所述高压侧电压的实际值，ΔV表示控制环的输出指令，V0表示前馈基准电压；且所有调制量均以所述高压侧电压的实际值进行标幺计算。
[0018]优选的，所述前馈基准电压V0取值为所述高压侧电压乘以预设系数；所述预设系数取值范围为：[0，1]。
[0019]优选的，在控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制之后，还包括：
[0020]将所述双向DC/DC变换器的高压侧调制波电压绝对值限定在预设取值范围内。
[0021]优选的，所述调制模式中的控制策略为电流闭环或者电压电流双闭环。
[0022]优选的，对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制，包括周期性执行的：
[0023]控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管关断、内管导通，电流由所述低压侧流向所述第一电感以及所述第二电感，所述第一电感和所述第二电感充能；
[0024]控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
[0025]控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管关断、内管导通，电流由所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
[0026]控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能。
[0027]优选的，所述两侧电压差处于预设压差范围，为：所述两侧电压差的绝对值小于第一阈值。
[0028]优选的，在所述判断所述两侧电压差是否处于预设压差范围内之后，还包括：
[0029]若判断结果为否，则判断所述两侧电压差的绝对值是否大于第二阈值；
[0030]若所述两侧电压差的绝对值大于第二阈值，则控制所述双向DC/DC变换器的调制模式维持所述单级调制或者由所述双级调制切换回所述单级调制；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。
[0031]优选的，所述第一阈值为：k1*Vo；
[0032]所述第二阈值为：k2*Vo；
[0033]其中，k1为第一系数，k2为第二系数，k1<k2，Vo表示所述高压侧电压实际值。
[0034]优选的，对所述双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制所述双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断，包括周期性执行的：
[0035]控制所述高压侧的外管导通、内管关断，电流由所述低压侧经所述第一电感及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；
[0036]控制所述高压侧的内管导通、外管关断，电流由所述低压侧流向所述第一电感及所述第二电感，所述第一电感和所述第二电感充能；
[0037]交替执行所述第一电感和所述第二电感放能，以及，所述第一电感和所述第二电
感充能的过程，完成能量传递。
[0038]本专利技术第二方面还提供了一种双向DC/DC变换器，包括：控制器、检测模块以及主电路；其中：
[0039]所述主电路的两侧分别作为所述双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧，且所述第一侧和所述第二侧分别设置有相应的总母线电容；
[0040]所述控制器分别与所述主电路的控制端以及所述检测模块的输出端相连，用于执行如上述任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法。
[0041]优选的，所述主电路，包括：第一电感、第二电感、第一侧支路以及第二侧支路；
[0042]所述第一侧支路和所述第二侧支路均包括：上桥臂、下桥臂、正半母线电容、负半母线电容、正极继电器以及负极继电器；
[0043]所述上桥臂与所述正半母线电容并联连接，所述下桥臂与所述负半母线电容并联连接；
[0044]所述上桥臂和所述下桥臂均包括两个串联连接的内管和外管，所述内管和所述外管的连接点作为相应桥臂的中点，且所述上桥臂和所述下桥臂通过所述内管串联连接；
[0045]所述上桥臂的中点通过所述第一电感进行连接，所述下桥臂的中点通过所述第二电感进行连接；
[0046]所述正极继电器设置于相应总母线电容与所述正半母线电容之间的正极母线上；
[0047]所述负极继电器设置于相应总母线电容与所述负半母线电容之间的负极母线上。
[0048]优选的，所述主电路，所述正极继电器和所述继电器均并联有串联连接的电阻和二极管；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，包括：根据检测得到的所述双向DC/DC变换器的高压侧电压和低压侧电压，确定两侧电压差；判断所述两侧电压差是否处于预设压差范围内；若所述两侧电压差处于预设压差范围内，则控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制。2.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述单级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧进行斩波控制，并控制所述双向DC/DC变换器的低压侧外管导通、内管关断；所述双级调制的调制模式为：对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制。3.根据权利要求2所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧的载波方向相反。4.根据权利要求3所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述双级调制的调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧调制波的计算公式为：调制模式下，所述双向DC/DC变换器两侧调制波的计算公式为：ΔV＝V
L-V
H
；其中，表示低压侧调制波电压，表示高压侧调制波电压，V
L
表示所述低压侧电压的实际值，V
H
表示所述高压侧电压的实际值，ΔV表示控制环的输出指令，V0表示前馈基准电压；且所有调制量均以所述高压侧电压的实际值进行标幺计算。5.根据权利要求4所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述前馈基准电压V0取值为所述高压侧电压乘以预设系数；所述预设系数的取值范围为：[0，1]。6.根据权利要求1-5任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，在控制所述双向DC/DC变换器的调制模式由单级调制切换至双级调制之后，还包括：将所述双向DC/DC变换器的高压侧调制波电压绝对值限定在预设取值范围内。7.根据权利要求1-5任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，所述调制模式中的控制策略为电流闭环或者电压电流双闭环。8.根据权利要求2-5任一项所述的双向DC/DC变换器的调制方法，其特征在于，对所述双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧均进行斩波控制，包括周期性执行的：控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管关断、内管导通，电流由所述低压侧流向所述第一电感以及所述第二电感，所述第一电感和所述第二电感充能；控制所述低压侧外管导通、内管关断，所述高压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管关断、内管导通，电流由所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感放能；控制所述高压侧外管导通、内管关断，所述低压侧外管导通、内管关断，电流由低压侧
经所述第一电感以及所述第二电感流向所述高压侧，所述第一电感和所述第二电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，丁杰，申智，程林，陈方林，李海涛，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：