双向直流变换器及其控制方法、介质及设备技术

本发明专利技术涉及谐振变换技术领域，具体提供一种双向直流变换器及其控制方法、介质及设备，解决现有双向直流变换器因电流应力、电压应力大，设计复杂，应用范围受到限制的问题。为此目的，本发明专利技术的双向直流变换器第一变换器的直流侧增加谐振电容，能够吸收流过输入电感的电流突变带来的电压尖峰，降低功率开关管的电压应力。谐振电容与谐振电感组成谐振电路，使功率开关管工作在零电流导通和低电流关断，降低功率开关管的开关损耗。根据谐振电容和谐振电感形成的谐振电路的谐振频率来确定控制功率开关管导通/关断的PWM信号的信号频率，将输出电压稳定在参考值范围内，降低双向直流变换器的控制复杂度。控制复杂度。控制复杂度。

【技术实现步骤摘要】
双向直流变换器及其控制方法、介质及设备


[0001]本专利技术涉及谐振变换
，具体提供一种双向直流变换器及其控制方法、介质及设备。

技术介绍

[0002]谐振双向隔离变换器以其低开关损耗、软开关范围宽等优点，在变频直流母线互联应用场合得到广泛的应用。目前，谐振型双向直流变换器主要分为电压型双向直流变换器和电流型双向直流变换器。其中电压型双向直流变换器的典型拓扑结构包括LLC谐振双向直流变换器和串联谐振SRC双向直流变换器。LLC谐振双向直流变换器利用高频变压器的励磁电感作为第三个谐振元件，可以扩大输出电压调节范围，并且软开关范围宽。串联谐振SRC双向直流变换器通过在DAB主回路中串联谐振电容，可以实现ZCS关断或低电流关断，由于引入谐振电路，其软开关范围较宽，但是与LLC谐振双向直流变换器相比，其电压调节范围较窄。而电流型双向直流变换器由于直流端口侧串联一个较大的储能电感，可将其看作电流源，电流纹波更低，进而降低了高频变压器匝数比，这种双向直流变换器的特点是流过开关管的电流峰值即为双向直流变换器的平均电流，可以充分利用开关管的额定功率。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述双向直流变换器包括第一变换器、第二变换器、谐振变压器和谐振电容；所述谐振变压器包括谐振电感和变压器；所述第一变换器的直流侧正极通过输入电感与所述双向直流变换器中第一输入/输出侧的正极连接，所述第一变换器的直流侧负极直接与所述第一输入/输出侧的负极连接，所述第一变换器的交流侧正极通过所述谐振电感与所述谐振变压器的原边绕组的第一端连接，所述第一变换器的交流侧负极直接与所述原边绕组的第二端连接；所述第二变换器的交流侧与所述谐振变压器的副边绕组连接，所述第二变换器的直流侧与所述双向直流变换器的第二输入/输出侧连接；所述谐振电容的第一端连接于所述直流侧正极与所述输入电感之间，所述谐振电容的第二端与所述直流侧负极连接；所述控制方法包括：根据预设的直流变换需求，将所述第一输入/输出侧和所述第二输入/输出侧中的一个作为直流电输入侧，另一个作为直流电输出侧；获取所述直流电输入侧接入的输入直流电的电压实际值以及预设的所述直流电输出侧输出的直流电的电压参考值；根据所述电压实际值与所述电压参考值，确定用于驱动与所述直流电输入侧直接连接的变换器的PWM信号的占空比；根据所述谐振电容与所述谐振电感形成的谐振电路的谐振频率，确定所述PWM信号的信号频率；根据所述占空比与所述信号频率生成所述变换器的PWM信号，根据所述PWM信号对所述变换器中的功率开关管进行导通/关断控制，以使所述双向直流变换器能够对所述输入直流电进行直流变换并经所述直流电输出侧输出电压值为所述电压参考值的直流电。2.根据权利要求1所述的双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述信号频率包括第一频率和第二频率，所述第一频率与所述谐振频率的频率差的绝对值小于所述第二频率与所述谐振频率的频率差的绝对值；所述方法还包括通过下列步骤对所述变换器中的功率开关管进行导通/关断控制：步骤S1：根据所述占空比与所述第一频率生成所述变换器的PWM信号，根据所述PWM信号对所述变换器中的功率开关管进行导通/关断控制；步骤S2：获取所述直流电输出侧输出电压值的实际值；步骤S3：判断所述实际值是否大于等于预设的电压阈值；若是，则转至步骤S4；若否，则转至步骤S2；步骤S4：根据所述占空比与所述第二频率重新生成所述变换器的PWM信号，根据重新生成的PWM信号继续对所述变换器中的功率开关管进行导通/关断控制，并转至步骤S2。3.根据权利要求2所述的双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述PWM信号的信号频率等于所述谐振频率的1/2时，所述双向直流变换器的输出电压增益最大；其中，所述输出电压增益计算公式为：M为所述输出电压增益，N为所述谐振变压器中原边绕组和副边绕组的匝数比，V
out
为所
述直流电输出侧的输出电压值，V
in
为所述直流电输入侧接入的输入直流电的电压实际值。4.根据权利要求1所述的双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述第一变换器和所述第二变换器均是全桥变换器，所述全桥变换器包括两相桥臂，每相桥臂均包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂与所述下桥臂均包括功率开关管；“根据所述占空比与所述信号频率生成所述变换器的PWM信号”的步骤具体包括：根据所述信号频率确定对所述变换器中每相桥臂的上桥臂和下桥臂进行交替导通与关断控制的开关周期；根据所述开关周期确定每相桥臂的死区时间；根据所述占空比、所述信号频率与所述死区时间生成所述PWM信号；其中，所述死区时间包括连续的第一死区时间和第二死区时间，在所述第一死区时间内所述谐振电感上的谐振电流快速下降，在所述第二死区时间内所述谐振电感上的谐振电流振荡衰减，直至稳定在零。5.一种双向直流变换器，其特征在于，所述双向直流变换器包括控制器、第一变换器、第二变换器、谐振变压器和谐振电容；所述谐振变压器包括谐振电感和变压器；所述第一变换器的直流侧正极通过输入电感与所述双向直流变换器中第一输入/输出侧的正极连接，所述第一变换器的直流侧负极直接与所述第一输入/输出侧的负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：商二松，李福，刘旭，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所先进电磁驱动技术研究院，
类型：发明
国别省市：