【技术实现步骤摘要】
本公开涉及电学领域。更具体地，本公开涉及dc-dc变换器及其零电压开通控制方法。
技术介绍
1、近年来，随着化石能源的日益枯竭和温室效应的加剧，未来社会面临着巨大的能源危机和环境恶化风险。为了应对这一挑战，世界各国纷纷开始发展光伏、风机、燃料电池等新型发电技术，并发展配套储能技术。为了更高效地接纳直流电和非工频交流电等可再生能源发电系统，并为储能单元、电动汽车及其他直流负荷供电，直流微网的研究也获得了较大的关注。dc-dc变换器是直流微网的核心部件，特别是对直流母线电压进行调节的变换器，其性能对微网系统整体效率和功率密度等指标至关重要。
2、在dc-dc变换器拓扑中，隔离型桥式变换器因为其宽增益、调制简单等特性得到广泛应用。进一步地，为了追求更高的功率密度，变换器的开关频率需要不断提高以减小磁性元件的体积，但代价是硬开关会导致高开关损耗和电磁兼容性(electro-magneticcompatibility；emc)问题。因此，宽零电压开通(zero voltage switching；zvs)工作范围对高频变换器的高效稳定运行至关重要。然而，隔离型桥式变换器固有地面临两个主要缺点：重负载时的占空比损失和轻负载时滞后开关管的硬开关操作。
3、现有的扩大移相全桥变换器(phase shifted full bridge；psfb)零电压开通范围的技术包括增大分立电感大小，从而增加分立电感储存的能量，使得相同死区能释放更多开关管结电容上的电荷。然而，这种技术会增大移相全桥变换器的占空比丢失，减小增益，同时增大
4、还可以通过增加一组开关管桥臂和分立电感的方式，通过对外加桥臂的调制来扩大换相时刻的软开电流，从而扩大软开关范围。然而，这种技术控制起来比较复杂，需要对外加桥臂开通关断时刻进行精准控制，同时增加的桥臂和分立电感也会导致变换器整体体积增加。
技术实现思路
1、为了解决缩小变换器体积从而提高功率密度、在不增加占空比丢失的情况下扩大零电压开通(zero voltage switching；zvs)范围、减小变换器开关损耗、提高变换器效率等中的一个或多个问题，本公开提供了改进的dc-dc变换器以及优化的零电压开通控制方法。
2、根据本公开的一个方面，提供了一种dc-dc变换器。该dc-dc变换器包括桥电路、整流电路和变压器，并且不包括分立电感。该桥电路位于dc-dc变换器的一次侧。该桥电路包括多个开关管。该整流电路位于dc-dc变换器的二次侧。该变压器连接在该桥电路与该整流电路之间，变压器的漏感用于充当桥电路的谐振电感，并且变压器具有气隙，该气隙被配置用于减小变压器的励磁电感以增大励磁电流，该励磁电流用于补偿桥电路的谐振电流。在本公开的实现中，变压器的励磁电感被减小至使得在dc-dc变换器处于最高输出电压和最大输出功率时，桥电路的多个开关管中在死区时间开始时关断的开关管的结电容在该死区时间内被充电到dc-dc变换器的输入电压，并且该多个开关管中在该死区时间后导通的开关管的结电容在该死区时间内被放电到0伏。
3、根据本公开的另一个方面，提供了一种用于dc-dc变换器的零电压开通控制方法。该dc-dc变换器是移相全桥变换器。该dc-dc变换器的变压器漏感充当其一次侧谐振电感。该控制方法包括以下步骤：(a)计算dc-dc变换器的一次侧上的多个开关管中的一个或多个滞后开关管中的一个滞后开关管关断时刻的一次侧谐振电流；(b)基于电容电压积分公式确定实现dc-dc变换器的零电压开通的临界谐振电流；(c)将计算出的一次侧谐振电流与所确定的临界谐振电流进行比较；(d)响应于该计算出的一次侧谐振电流小于该临界谐振电流，将dc-dc变换器的输出电压增加预定调节步长，作为第一调节后输出电压；以及(e)基于该第一调节后输出电压重复步骤(a)－(d)，直至该计算出的一次侧谐振电流大于等于该临界谐振电流。
4、根据本公开的又另一个方面，提供了一种dc-dc变换器。该dc-dc变换器采用本公开描述的用于dc-dc变换器的零电压开通控制方法。
5、根据本公开的再另一个方面，提供了一种储能设备。该储能设备包括本公开描述的dc-dc变换器或者连接至本公开描述的dc-dc变换器。
6、根据本公开的又再另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质上存储有指令，所述指令被处理器执行时实现本公开描述的用于dc-dc变换器的零电压开通控制方法的步骤。
7、根据本公开的还再另一个方面，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括指令，所述指令被处理器执行时实现本公开描述的用于dc-dc变换器的零电压开通控制方法的步骤。
8、相对于现有的变换器和控制方法，本公开的实现至少具有以下一个或多个优点：本公开的dc-dc变换器不包括分立电感从而减小了变换器的体积，提高了功率密度；本公开的dc-dc变换器由于变压器漏感的数值较小从而基本不会增加占空比丢失；本公开的dc-dc变换器和/或其零电压开通控制方法可以相对简单并且高效地扩大zvs范围，乃至实现全范围zvs，从而降低了变换器的开关损耗，提升了变换器的运行效率。本公开的dc-dc变换器能够在高开关频率的场景中应用。
9、通过下面参考附图进行的详细描述，本公开的这些方面和特征以及其他方面和特征会变得更加清楚。
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1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述桥电路是全桥电路或半桥电路。
3.根据权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述变压器的所述励磁电感通过以下方式来确定：比较所述死区时间开始时所述桥电路的所述谐振电流与实现所述DC-DC变换器的零电压开通的临界谐振电流，其中所述DC-DC变换器处于最高输出电压和最大输出功率，并且其中所述谐振电流大于等于所述临界谐振电流。
4.根据权利要求3所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述谐振电流基于所述励磁电流和所述整流电路的整流电流来确定。
5.根据权利要求4所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述励磁电流和所述整流电流中的每一者都与所述励磁电感相关联。
6.根据权利要求3所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述临界谐振电流基于电容电压积分公式来确定。
7.根据权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器是移相全桥变换器，且所述桥电路的所述多个开关管包括一个或多个超前开关管和相应的一
8.根据权利要求7所述的DC-DC变换器，其特征在于，进一步包括PI控制器，所述PI控制器被配置用于：
9.根据权利要求8所述的DC-DC变换器，其特征在于，进一步包括驱动单元，所述驱动单元被配置用于：
10.根据权利要求7所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述控制单元还被配置用于：
11.根据权利要求10所述的DC-DC变换器，其特征在于，进一步包括PI控制器，所述PI控制器被配置用于：
12.根据权利要求11所述的DC-DC变换器，其特征在于，进一步包括驱动单元，所述驱动单元被配置用于：
13.根据权利要求7-12中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述预定调节步长是所述输出电压的1‰－1％。
14.根据权利要求10-12中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述一定比例为三分之一、四分之一、五分之一、六分之一、十分之一。
15.根据权利要求1-12中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器被包括在储能设备中或者连接至储能设备。
16.根据权利要求1-12中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器不包括分立电感。
17.一种储能设备，其特征在于，包括根据权利要求1-16中任一项所述的DC-DC变换器或者连接至根据权利要求1-16中任一项所述的DC-DC变换器。
...【技术特征摘要】
1.一种dc-dc变换器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的dc-dc变换器，其特征在于，所述桥电路是全桥电路或半桥电路。
3.根据权利要求1所述的dc-dc变换器，其特征在于，所述变压器的所述励磁电感通过以下方式来确定：比较所述死区时间开始时所述桥电路的所述谐振电流与实现所述dc-dc变换器的零电压开通的临界谐振电流，其中所述dc-dc变换器处于最高输出电压和最大输出功率，并且其中所述谐振电流大于等于所述临界谐振电流。
4.根据权利要求3所述的dc-dc变换器，其特征在于，所述谐振电流基于所述励磁电流和所述整流电路的整流电流来确定。
5.根据权利要求4所述的dc-dc变换器，其特征在于，所述励磁电流和所述整流电流中的每一者都与所述励磁电感相关联。
6.根据权利要求3所述的dc-dc变换器，其特征在于，所述临界谐振电流基于电容电压积分公式来确定。
7.根据权利要求1所述的dc-dc变换器，其特征在于，所述dc-dc变换器是移相全桥变换器，且所述桥电路的所述多个开关管包括一个或多个超前开关管和相应的一个或多个滞后开关管，并且所述dc-dc变换器进一步包括控制单元，所述控制单元被配置用于：
8.根据权利要求7所述的dc-dc变换器，其特征在于，进一步包括pi控制器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘贤，苑士鑫，成瀚，郭冬寿，马立群，
申请(专利权)人：宁波公牛新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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