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

背景技術(shù)：

1、在電動(dòng)汽車(chē)、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、諧振變換器以其優(yōu)秀的軟開(kāi)關(guān)特性以及電偶隔離的高安全可靠性而得到廣泛關(guān)注；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(kāi)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l(wèi)m越小時(shí)，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)；因此，為了實(shí)現(xiàn)更寬的電壓調(diào)節(jié)范圍，構(gòu)建單級(jí)式架構(gòu)進(jìn)一步降低功率傳輸損耗，提升變換器的工作效率，使正反向的功率傳輸切換更加平滑，串聯(lián)諧振變換器得到了廣泛的研究；

3、串聯(lián)諧振變換器現(xiàn)有的主流控制方法有定頻控制、移相控制等，文獻(xiàn)“h.wu,x.tang，j.zhao?and?y.xing，″an?isolated?bidirectional?microinverter?based?onvoltage-in-phase?pwm-controlled?resonant?converter，″in?ieee?transactions?onpower?electronics，vol.36，no.1，pp.562-570，jan.2021，doi：10.1109/tpel.2020.2997981.”提出的如附圖3所示的定頻雙極性調(diào)制方法的控制策略，該控制策略使變換器始終工作在串聯(lián)諧振電路的諧振頻率點(diǎn)，具備良好的軟開(kāi)關(guān)特性，僅需通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的占空比即能實(shí)現(xiàn)能量雙向調(diào)控，并且變換器的電壓增益大小只跟原副邊占空比有關(guān)而與負(fù)載無(wú)關(guān)，這使得變換器有良好的動(dòng)態(tài)特性；但該種控制策略基于pwm調(diào)制策略，關(guān)斷電流隨pwm脈寬的變化而變化，具有較大的關(guān)斷損耗，且在該控制下，半橋開(kāi)關(guān)管一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的開(kāi)通關(guān)斷次數(shù)多，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗進(jìn)一步增大，大大降低了變換器的功率傳輸效率。

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，提供一種隔離式直流雙向諧振變換器控制方法，所述控制方法能夠使變換器始終工作在串聯(lián)諧振電路(20)的諧振頻率點(diǎn)，僅需通過(guò)調(diào)節(jié)半橋電路(10)開(kāi)關(guān)管的占空比即能實(shí)現(xiàn)能量雙向調(diào)控，本發(fā)明控制方法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，而且減少了半橋電路(10)開(kāi)關(guān)管在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的開(kāi)通關(guān)斷次數(shù)，大幅減小了開(kāi)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、所述變換器由直流源1(udc1)、半橋電路(10)、串聯(lián)諧振電路(20)、變壓器(t)、全橋電路(30)和直流源2(udc2)構(gòu)成，所述半橋電路(10)由第一開(kāi)關(guān)管(s1)與第二開(kāi)關(guān)管(s2)構(gòu)成，串聯(lián)諧振電路(20)由諧振電感(lr)、諧振電容(cr)構(gòu)成，全橋電路(30)由第三開(kāi)關(guān)管(s3)、第四開(kāi)關(guān)管(s4)、第五開(kāi)關(guān)管(s5)、第六開(kāi)關(guān)管(s6)構(gòu)成，其中直流源1(udcl)的正極連接電容c1的一端以及半橋電路(10)的第一開(kāi)關(guān)管(s1)的漏極，電容c1的另一端連接電容c2的一端以及串聯(lián)諧振電路(20)的諧振電容(cr)的一端，諧振電容(cr)的另一端連接變壓器(t)的原邊繞組的非同名端，電容c2的另一端連接直流源1(udc1)的負(fù)極，第一開(kāi)關(guān)管(s1)的源極連接第二開(kāi)關(guān)管(s2)的漏極以及串聯(lián)諧振電路(20)的諧振電感(lr)的一端，諧振電感(lr)的另一端連接變壓器(t)的原邊繞組的同名端，第二開(kāi)關(guān)管(s2)的源極連接直流源1(udc1)的負(fù)極，變壓器(t)的副邊繞組的同名端連接全橋電路(30)的第三開(kāi)關(guān)管(s3)的源極以及第四開(kāi)關(guān)管(s4)的漏極，變壓器(t)的副邊繞組的非同名端連接全橋電路(30)的第五開(kāi)關(guān)管(s5)的源極以及第六開(kāi)關(guān)管(s6)的漏極，第三開(kāi)關(guān)管(s3)以及第五開(kāi)關(guān)管(s5)的漏極連接直流源2(udc2)的正端，第四開(kāi)關(guān)管(s4)以及第六開(kāi)關(guān)管(s6)的源極連接直流源2(udc2)的負(fù)端；

6、半橋電路(10)的第一開(kāi)關(guān)管(s1)與第二開(kāi)關(guān)管(s2)互補(bǔ)導(dǎo)通，全橋電路(30)的第三開(kāi)關(guān)管(s3)和第四開(kāi)關(guān)管(s4)互補(bǔ)導(dǎo)通，第五開(kāi)關(guān)管(s5)和第六開(kāi)關(guān)管(s6)互補(bǔ)導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)管(s3)、第四開(kāi)關(guān)管(s4)、第五開(kāi)關(guān)管(s5)、第六開(kāi)關(guān)管(s6)占空比相等且等于0.5，第三開(kāi)關(guān)管(s3)與第五開(kāi)關(guān)管(s5)交錯(cuò)180度導(dǎo)通，第三開(kāi)關(guān)管(s3)、第四開(kāi)關(guān)管(s4)、第五開(kāi)關(guān)管(s5)、第六開(kāi)關(guān)管(s6)的開(kāi)關(guān)頻率相等且大于等于串聯(lián)諧振電路(20)的諧振頻率；

7、當(dāng)?shù)谌_(kāi)關(guān)管(s3)與第六開(kāi)關(guān)管(s6)導(dǎo)通時(shí)，第一開(kāi)關(guān)管(s1)、第三開(kāi)關(guān)管(s3)、第六開(kāi)關(guān)管(s6)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平中心對(duì)齊，此時(shí)第一開(kāi)關(guān)管(s1)的占空比為d1，當(dāng)?shù)谒拈_(kāi)關(guān)管(s4)與第五開(kāi)關(guān)管(s5)導(dǎo)通時(shí)，第一開(kāi)關(guān)管(s1)、第四開(kāi)關(guān)管(s4)、第五開(kāi)關(guān)管(s5)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平中心對(duì)齊，此時(shí)第一開(kāi)關(guān)管(s1)的占空比為d2；

8、橋臂中點(diǎn)電壓uab在第三開(kāi)關(guān)管(s3)與第六開(kāi)關(guān)管(s6)導(dǎo)通時(shí)與在第四開(kāi)關(guān)管(s4)與第五開(kāi)關(guān)管(s5)導(dǎo)通時(shí)并非奇對(duì)稱(chēng)，調(diào)節(jié)半橋電路(10)的第一開(kāi)關(guān)管(s1)占空比d1與d2的大小來(lái)保持uab在第三開(kāi)關(guān)管(s3)與第六開(kāi)關(guān)管(s6)導(dǎo)通時(shí)的基波與在第四開(kāi)關(guān)管(s4)與第五開(kāi)關(guān)管(s5)導(dǎo)通時(shí)的基波連續(xù)的同時(shí)調(diào)節(jié)所述隔離式直流雙向變換器的輸出電壓和功率；

9、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，在本控制方法下，通過(guò)控制半橋電路(10)和全橋電路(30)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率等于諧振頻率，能夠使變換器始終工作在串聯(lián)諧振電路(20)的諧振頻率點(diǎn)，僅需通過(guò)調(diào)節(jié)半橋電路(10)開(kāi)關(guān)管的占空比即能實(shí)現(xiàn)能量雙向調(diào)控，本發(fā)明控制方法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，而且通過(guò)減少半橋電路(10)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通關(guān)斷次數(shù)，降低開(kāi)關(guān)損耗，提升變換器工作效率；

10、本發(fā)明具有如下有益效果：

11、(1)采用本發(fā)明所述控制方法，減少了半橋電路(10)開(kāi)關(guān)管在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的開(kāi)通關(guān)斷次數(shù)，大幅減小了開(kāi)關(guān)損耗，提高了功率傳輸效率；

12、(2)變換器工作在串聯(lián)諧振電路(20)的諧振頻率點(diǎn)，能夠在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有開(kāi)關(guān)管軟開(kāi)關(guān)；

13、(3)變換器整體的調(diào)壓范圍較寬，輸出增益與負(fù)載無(wú)關(guān)，具備平滑的動(dòng)態(tài)特性，僅需通過(guò)調(diào)節(jié)半橋電路(10)開(kāi)關(guān)管的占空比即能實(shí)現(xiàn)直流雙向變換器電壓、電流寬幅調(diào)節(jié)。