本發(fā)明涉及一種隔離雙向變換器低開關(guān)損耗單極性控制方法，屬于電力電子變換器，尤其屬于隔離型直流-直流電能變換。

背景技術(shù)：

1、在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等系統(tǒng)中，雙向變換器是實(shí)現(xiàn)能量互聯(lián)與管理的關(guān)鍵，雙向變換器能夠降低系統(tǒng)的體積重量及成本，另外隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的普及和應(yīng)用，直流雙向變換器的市場(chǎng)更加廣闊，其具有高效、穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)，可以提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和可靠性，如何提高變換器的功率傳輸效率，尋找性能優(yōu)越、平滑且穩(wěn)定的控制方法是該領(lǐng)域所關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題；

2、傳統(tǒng)的llc變頻諧振變換器可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的軟開關(guān)、高頻化，但是當(dāng)輸入電壓范圍較寬，需要的調(diào)壓范圍較大時(shí)，激磁電感越小，變壓器諧振腔的環(huán)流損耗會(huì)變大，導(dǎo)致效率降低，當(dāng)其應(yīng)用在雙向場(chǎng)合時(shí)，還存在傳輸特性不一致、無(wú)法實(shí)現(xiàn)正反向功率傳輸平滑切換的問(wèn)題，并且傳統(tǒng)直流雙向變換器主要為兩級(jí)式架構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)更加輕量、高效、小型化的直流雙向變換器，單級(jí)式架構(gòu)以其內(nèi)在的高效、高密度的特點(diǎn)更具優(yōu)勢(shì)；

3、為了提升諧振變換器的調(diào)壓范圍、縮小變頻范圍，專利“[1]吳紅飛.一種雙向諧振變換器及其控制方法[p].cn：201610578503.6，2016-07-20”提出的可應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)、光伏發(fā)電中的小型雙向諧振變換器，該種變換器利用定頻脈寬調(diào)制，既能升壓變換也能降壓變換，并且正向傳輸與反向傳輸擁有相同的特性，同時(shí)其增益大小只跟原副邊占空比有關(guān)，與負(fù)載無(wú)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)功率傳輸方向快速又平滑地切換，理論上可以達(dá)到0到無(wú)窮大的增益范圍，但該種諧振變換器及其控制方法為了實(shí)現(xiàn)寬增益范圍的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)，需要引入額外的電感，增加了額外的功率損耗，降低了變換器功率密度、功率傳輸效率，同時(shí)該控制方法下，由于采用pwm的調(diào)制方法，關(guān)斷電流隨原副邊占空比的大小而變化，在絕大部分的增益范圍內(nèi)有較大的關(guān)斷電流，無(wú)法實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷，進(jìn)而造成較大的關(guān)斷損耗，大大降低了功率傳輸效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：

2、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種隔離雙向變換器低開關(guān)損耗單極性控制方法，所述控制方法能夠使變換器始終工作在串聯(lián)諧振電路的諧振頻率點(diǎn)，只需調(diào)節(jié)原邊全橋電路(10)和副邊全橋電路(30)的開關(guān)管的占空比就能實(shí)現(xiàn)能量雙向調(diào)控，還能使得諧振變換器輸入輸出電壓關(guān)系獨(dú)立于所傳輸?shù)墓β蚀笮『头较?、具有雙向功率快速調(diào)控能力，采用本發(fā)明的控制方法還可以有效的減小pwm調(diào)制帶來(lái)的大關(guān)斷電流，減少一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均開關(guān)次數(shù)，進(jìn)而大幅降低開關(guān)損耗，提高了功率傳輸效率。

3、技術(shù)方案：

4、本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

5、所述隔離雙向變換器由直流源1(udc1)、原邊全橋電路(10)、變壓器(t)、串聯(lián)諧振電路(20)、副邊全橋電路(30)、直流源2(udc2)構(gòu)成，所述原邊全橋電路(10)由第一開關(guān)管(s1)、第二開關(guān)管(s2)、第三開關(guān)管(s3)、第四開關(guān)管(s4)構(gòu)成，串聯(lián)諧振電路(20)由諧振電感(lr)與諧振電容(cr)構(gòu)成，副邊全橋電路(30)由第五開關(guān)管(s5)、第六開關(guān)管(s6)、第七開關(guān)管(s7)、第八開關(guān)管(s8)構(gòu)成，其中直流源1(udc1)的正極連接原邊全橋電路(10)的第一開關(guān)管(s1)以及第三開關(guān)管(s3)的漏極，第一開關(guān)管(s1)的源極連接第二開關(guān)管(s2)的漏極，第三開關(guān)管(s3)的源極連接第四開關(guān)管(s4)的漏極，第二開關(guān)管(s2)以及第四開關(guān)管(s4)的源極共同連接直流源1(udc1)的負(fù)極，第一開關(guān)管(s1)的源極連接變壓器(t)的原邊繞組(np)的同名端，第三開關(guān)管(s3)的源極連接變壓器(t)的原邊繞組(np)的非同名端，變壓器(t)的副邊繞組同名端連接串聯(lián)諧振電路(20)的諧振電感(lr)的一端，變壓器(t)的副邊繞組非同名端連接諧振電容(cr)的一端，諧振電感(lr)的另一端連接副邊全橋電路(30)的第五開關(guān)管(s5)的源極以及第六開關(guān)管(s6)的漏極，諧振電容(cr)的另一端連接副邊全橋電路(30)第七開關(guān)管(s7)的源極以及第八開關(guān)管(s8)的漏極，第五開關(guān)管(s5)以及第七開關(guān)管(s7)的源極分別連接第六開關(guān)管(s6)以及第八開關(guān)管(s8)的漏極，第七開關(guān)管(s7)的漏極連接直流源2(udc2)正端，第八開關(guān)管(s8)的源極連接直流源2(udc2)負(fù)端；原邊全橋電路(10)的第一開關(guān)管(s1)與第二開關(guān)管(s2)互補(bǔ)導(dǎo)通，第三開關(guān)管(s3)與第四開關(guān)管(s4)互補(bǔ)導(dǎo)通，第一開關(guān)管(s1)與第三開關(guān)管(s3)占空比相等，交錯(cuò)180度導(dǎo)通，第一開關(guān)管(s1)、第二開關(guān)管(s2)、第三開關(guān)管(s3)、第四開關(guān)管(s4)的開關(guān)頻率相等且大于等于串聯(lián)諧振電路的諧振頻率，副邊全橋電路(30)的第五開關(guān)管(s5)、第六開關(guān)管(s6)、第七開關(guān)管(s7)、第八開關(guān)管(s8)占空比始終保持0.5，第五開關(guān)管(s5)與第六開關(guān)管(s6)互補(bǔ)導(dǎo)通，第七開關(guān)管(s7)與第八開關(guān)管(s8)互補(bǔ)導(dǎo)通，第五開關(guān)管(s5)與第七開關(guān)管(s7)交錯(cuò)180度導(dǎo)通，第五開關(guān)管(s5)、第六開關(guān)管(s6)、第七開關(guān)管(s7)、第八開關(guān)管(s8)的開關(guān)頻率與原邊全橋電路(10)開關(guān)管的開關(guān)頻率相等，其中每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的第一開關(guān)管(s1)、第四開關(guān)管(s4)、第五開關(guān)管(s5)、第八開關(guān)管(s8)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平中心對(duì)齊，第二開關(guān)管(s2)、第三開關(guān)管(s3)、第六開關(guān)管(s6)、第七開關(guān)管(s7)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平中心對(duì)齊；

6、所述隔離雙向變換器以n個(gè)開關(guān)周期(1)～(n)組成一個(gè)循環(huán)周期，具備n種工作模式，其中任意第k(k為大于等于1、小于等于n的自然數(shù))種工作模式的控制方法如下：

7、變換器通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)周期中的第k個(gè)開關(guān)周期(k)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)所述雙向諧振變換器的輸出電壓和功率；

8、k＝1時(shí)，第一個(gè)開關(guān)周期(1)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比小于等于0.5，其后n-1個(gè)開關(guān)周期(2)～(n)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比等于0；

9、k＝2時(shí)，第二個(gè)開關(guān)周期(2)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比小于等于0.5，其前1個(gè)開關(guān)周期(1)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比等于0.5，其后n-2個(gè)開關(guān)周期(3)～(n)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比等于0；

10、3＜k≤n時(shí)，第k個(gè)開關(guān)周期(k)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比小于等于0.5，其前k-1個(gè)開關(guān)周期(1)～(k-1)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比等于0.5，其后n-k個(gè)開關(guān)周期(k+1)～(n)中的第一開關(guān)管(s1)的占空比等于0；

11、本發(fā)明技術(shù)方案與既有技術(shù)方案本質(zhì)區(qū)別在于，本控制方法下，變換器始終工作在串聯(lián)諧振電路的諧振頻率點(diǎn)，只需調(diào)節(jié)原邊全橋電路(10)和副邊全橋電路(30)的開關(guān)管的占空比就能實(shí)現(xiàn)能量雙向調(diào)控，還能使得諧振變換器輸入輸出電壓關(guān)系獨(dú)立于所傳輸?shù)墓β蚀笮『头较?、具有雙向功率快速調(diào)控能力，采用本發(fā)明的控制方法還可以有效的減小pwm調(diào)制帶來(lái)的大關(guān)斷電流，減少一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均開關(guān)次數(shù)，進(jìn)而大幅降低開關(guān)損耗，提高了功率傳輸效率；

12、本發(fā)明具有如下有益效果：

13、(1)采用本發(fā)明的控制方法可以有效地減小pwm調(diào)制帶來(lái)的大關(guān)斷電流，減少一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均開關(guān)次數(shù)，進(jìn)而大幅降低開關(guān)損耗，提高了功率傳輸效率；

14、(2)變換器工作在串聯(lián)諧振電路的諧振頻率點(diǎn)，能夠在寬電壓、寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有開關(guān)管軟開通，進(jìn)而降低了開關(guān)損耗；

15、(3)變換器整體的調(diào)壓范圍較寬，僅需通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比即能實(shí)現(xiàn)隔離雙向變換器電壓、電流寬幅調(diào)節(jié)且能夠在任意負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)平滑的直流電壓輸出。