【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于ac-dc变换器，具体涉及一种双向ac-dc变换器及其控制方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、ac-dc变换器就是将交流电变为直流电的设备，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。ac-dc变换器实现交流电向直流电的转换，广泛应用于电动汽车充电器、新能源发电系统、电机电源系统中。
2、ac-dc双向变换器是交流和直流相互转换的电路，合理的电路设计和控制策略使得电源转换系统变得更简单高效，随着新能源行业的快速发展，光伏储能、apf等诸多新能源电力电子装置中广泛采用交直流双向变换电路进行。传统双有源桥单级ac-dc变换器的移相调制难以实现全范围软开关，开关管损耗大，效率难以进一步提高；不能实现所有开关管的零电压/零电流开通/关断；
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种双向ac-dc变换器及其控制方法、系统、设备及介质，以解决现有的ac-dc变换器难以实现全范围软开关，开关损耗大的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种双向ac-dc变换器，包括：一次侧交流电路和二次侧直流电路；
4、一次侧交流电路包括交流电源uac、滤波电感lac、第一电感lr、第二电感lm和交流侧半桥电路；二次侧交流电路包括直流电源udc、直流侧电感ldc、直流侧半桥电路和第五电容c5；
5、变压器t1的一次绕组的一端与第一电感
6、变压器t1的二次绕组的一端连接直流侧半桥电路的c节点，变压器t1的二次绕组的另一端连接直流侧半桥电路的d节点；直流侧半桥电路、直流电源udc和直流侧电感ldc串联构成回路；第五电容c5并联在直流电源udc上。
7、进一步的，所述交流侧半桥电路包括两个双向开关、第一电容c1和第二电容c2；第一双向开关包括第一开关管q1和第二开关管q2；第二双向开关包括第三开关管q3和第四开关管q4；a节点设置在第二开关管q2和第三开关管q3间，b节点设置在第一电容c1和第二电容c2间；第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第四开关管q4、第二电容c2和第一电容c1串联构成回路。
8、进一步的，所述直流侧半桥电路包括第五开关管q5、第六开关管q6、第三电容c3和第四电容c4；c节点设置在第三电容c3和第四电容c4间；d节点设置在第五开关管q5和第六开关管q6间；第五开关管q5、第六开关管q6、第四电容c4和第三电容c3串联构成回路。
9、进一步的，所述滤波电感lac用于对输入电流进行滤波；所述第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4均用于过滤高频电流和提供分压；所述第一电感lr和第五电容c5用于减少输出电压中的二阶纹波。
10、第二方面，本专利技术提供一种双向ac-dc变换器的控制方法，包括：
11、所述控制方法利用上述中任一项所述的双向ac-dc变换器实现控制；
12、基于输入功率和目标功率的关系，以及输入电压电流和目标电压电流的关系，确定工作模式；
13、基于确定的工作模式控制交流侧半桥电路和直流侧半桥电路中开关管的开关状态。
14、进一步的，包括ac-dc变换控制，在交流电的正半周期间，第一开关管q1和第三开关管q3互补导通，第二开关管q2和第四开关管q4连续导通；第一开关管q1和第三开关管q3互补导通一次表示一个周期ts；第一开关管q1首先导通，第六开关管q6同时导通，此时电流线性增加；当电流增加到最大值ip，max时，第六开关管q6关闭；ip开始减小，当ip减小到零时第五开关管q5关闭，后第一开关管q1关闭，第三开关管q3导通，同时第五开关管q5导通。
15、进一步的，还包括dc-ac变换控制，在交流电的正半周期间，第一开关管q1和第三开关管q3互补导通，第二开关管q2和第四开关管q4连续导通，第一开关管q1和第三开关管q3互补导通一次表示一个周期ts，第一开关管q1首先导通，与ac-dc变换控制不同的是，第五开关管q5同时导通，电流线性增加；当电流增加到最大值时第五开关管q5关闭，第六开关管q6导通续流；ip开始减小，当ip减小到零时第六开关管q6关闭，后第一开关管q1关闭，第三开关管q3导通，同时第六开关管q6导通。
16、第三方面，本专利技术提供一种双向ac-dc变换器的控制系统，包括：
17、工作模式确定模块，用于基于输入功率和目标功率的关系，以及输入电压电流和目标电压电流的关系，确定工作模式；
18、控制模块，用于基于确定的工作模式控制交流侧半桥电路和直流侧半桥电路中开关管的开关状态。
19、第四方面，本专利技术提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现上述中任意一项所述的一种双向ac-dc变换器的控制方法。
20、第五方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现上述中任意一项所述的一种双向ac-dc变换器的控制方法。
21、本专利技术的有益效果如下：
22、1、本专利技术通过在一次侧和二次侧分别设置交流侧半桥电路和直流侧半桥电路，基于输入功率和目标功率的关系，以及输入电压电流和目标电压电流的关系，确定工作模式；基于确定的工作模式控制交流侧半桥电路和直流侧半桥电路中开关管的开关状态；所提ac-dc变换器及其控制方法不仅可以控制直流电压或电流，还可以通过单个转换级控制交流电流的功率因数，有利于提高功率密度并且降低控制复杂度。变换器在所有开关中均可实现零电压/零电流的开通或关断，降低了开关损耗。
23、2、本专利技术在实现所有开关的零电压开关或零电流开关时，有助于通过增加转换器开关频率实现元器件的更小化，可用于空间较小的交流/直流功率转换场景中。
24、3、本专利技术原理清晰明确，系统结构简洁合理，实现简单，可实现较高的功率密度。
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1.一种双向AC-DC变换器，其特征在于，包括：一次侧交流电路和二次侧直流电路；
2.根据权利要求1所述的一种双向AC-DC变换器，其特征在于，所述交流侧半桥电路包括两个双向开关、第一电容C1和第二电容C2；第一双向开关包括第一开关管Q1和第二开关管Q2；第二双向开关包括第三开关管Q3和第四开关管Q4；A节点设置在第二开关管Q2和第三开关管Q3间，B节点设置在第一电容C1和第二电容C2间；第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第二电容C2和第一电容C1串联构成回路。
3.根据权利要求2所述的一种双向AC-DC变换器，其特征在于，所述直流侧半桥电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第三电容C3和第四电容C4；C节点设置在第三电容C3和第四电容C4间；D节点设置在第五开关管Q5和第六开关管Q6间；第五开关管Q5、第六开关管Q6、第四电容C4和第三电容C3串联构成回路。
4.根据权利要求3所述的一种双向AC-DC变换器，其特征在于，所述滤波电感Lac用于对输入电流进行滤波；所述第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四
5.一种双向AC-DC变换器的控制方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的一种双向AC-DC变换器的控制方法，其特征在于，包括AC-DC变换控制，在交流电的正半周期间，第一开关管Q1和第三开关管Q3互补导通，第二开关管Q2和第四开关管Q4连续导通；第一开关管Q1和第三开关管Q3互补导通一次表示一个周期Ts；第一开关管Q1首先导通，第六开关管Q6同时导通，此时电流线性增加；当电流增加到最大值Ip，max时，第六开关管Q6关闭；Ip开始减小，当Ip减小到零时第五开关管Q5关闭，后第一开关管Q1关闭，第三开关管Q3导通，同时第五开关管Q5导通。
7.根据权利要求5所述的一种双向AC-DC变换器的控制方法，其特征在于，还包括DC-AC变换控制，在交流电的正半周期间，第一开关管Q1和第三开关管Q3互补导通，第二开关管Q2和第四开关管Q4连续导通，第一开关管Q1和第三开关管Q3互补导通一次表示一个周期Ts，第一开关管Q1首先导通，与AC-DC变换控制不同的是，第五开关管Q5同时导通，电流线性增加；当电流增加到最大值时第五开关管Q5关闭，第六开关管Q6导通续流；Ip开始减小，当Ip减小到零时第六开关管Q6关闭，后第一开关管Q1关闭，第三开关管Q3导通，同时第六开关管Q6导通。
8.一种双向AC-DC变换器的控制系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求5至7中任意一项所述的一种双向AC-DC变换器的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现如权利要求5至7中任意一项所述的一种双向AC-DC变换器的控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种双向ac-dc变换器，其特征在于，包括：一次侧交流电路和二次侧直流电路；
2.根据权利要求1所述的一种双向ac-dc变换器，其特征在于，所述交流侧半桥电路包括两个双向开关、第一电容c1和第二电容c2；第一双向开关包括第一开关管q1和第二开关管q2；第二双向开关包括第三开关管q3和第四开关管q4；a节点设置在第二开关管q2和第三开关管q3间，b节点设置在第一电容c1和第二电容c2间；第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第四开关管q4、第二电容c2和第一电容c1串联构成回路。
3.根据权利要求2所述的一种双向ac-dc变换器，其特征在于，所述直流侧半桥电路包括第五开关管q5、第六开关管q6、第三电容c3和第四电容c4；c节点设置在第三电容c3和第四电容c4间；d节点设置在第五开关管q5和第六开关管q6间；第五开关管q5、第六开关管q6、第四电容c4和第三电容c3串联构成回路。
4.根据权利要求3所述的一种双向ac-dc变换器，其特征在于，所述滤波电感lac用于对输入电流进行滤波；所述第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4均用于过滤高频电流和提供分压；所述第一电感lr和第五电容c5用于减少输出电压中的二阶纹波。
5.一种双向ac-dc变换器的控制方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的一种双向ac-dc变换器的控制方法，其特征在于，包括ac-dc变换控制，在交流电的正半周期间，第一开关管q1和第三开关管q3互补导通，...
【专利技术属性】
技术研发人员：余谦，何彦彬，苏彪，晋彤阳，屈恒，晏思奇，常媛，贺威，姜山，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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