[发明专利]一种多相交错双向直流变换器的混合模式调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及双向直流变换器，特别涉及一种多相交错双向直流变换器的混合模式调制方法。

背景技术

作为储能系统、分布式发电及电动汽车的关键技术之一，功率变换器要求体积小、重量轻、性能稳定、系统可靠，而且具有高的功率密度和优异的动态控制性能。特别是在大功率电动汽车应用中，双向直流变换器的大功率储能电感是其关键部件，它占系统的主要体积和重量，设计大电流、大功率的储能电感是一件困难而具有挑战性的工作。

图1所示的两相交错双向直流变换器，可以减少变换器的体积和重量，并提高系统的可靠性，是大功率应用的首选拓扑结构。其具体电路结构包括两个双向直流变换器：电感L1、开关管Q11和Q12组成的变换器1，电感L2、开关管Q21和Q22组成的变换器2；直流滤波电容Co。为减少变换器特别是电感的体积，需要采用较小的电感值；但电感太小容易产生明显的输入电流纹波，影响储能电池的工作寿命。因此必须优化变换器电感取值。同时考虑到储能电池的放电深度，变流器将工作于较宽的电压和功率范围，在某些工作区间变换器易丢失软开关特性、产生明显的无功功率和环流，降低功率变换效率。考虑到在中小功率范围内存在着多种工作模式；而且各工作模式的输出功率范围、软开关和无功电流分布等存在着明显的差别，造成相同调制策略的不同工作模式对变流器效率优化表现存在着巨大的区别，因此如何确定多移相调制策略下的最优工作模式成为另一个亟待解决的难题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种多相交错双向直流变换器的混合模式调制方法。

本发明的技术方案是：

一种多相交错双向直流变换器的混合模式调制方法，所述调制方法包括步骤：

（1）首先根据功率流方向，设置四个开关管Q11、Q12、Q21、Q22的驱动方波：若功率流方向从VS1到VS2，开关管Q12和Q22施加PWM驱动方波，且开关管Q22的驱动方波相对于Q12有180°相移，开关管Q11和Q21关闭由其反并联二极管续流；若功率流方向从VS2到VS1，开关管Q11和Q21施加PWM驱动方波，且开关管Q21的驱动方波相对于Q12有180°相移，开关管Q12和Q22关闭由其反并联二极管续流；以下步骤为功率流从VS1到VS2的情况；

（2）若输入功率范围半载到满载，双向直流变换器采用连续导通工作模式，开关管Q12和Q22的PWM驱动方波占空比的范围是[0, 0.5]；

（3）若输入功率范围从空载到半载，双向直流变换器采用断续导通工作模式，开关管Q12和Q22的PWM驱动方波占空比的范围是[0, 1]；

（4）电感值优化设计为双向直流变换器半载时，工作于连续导通与断续导通的临界点。

本发明的优点是：

本发明所提供的多相交错双向直流变换器的混合模式调制方法，综合了多相交错直流变换器的连续导通工作模式和断续导通工作模式的优点，能根据输出功率范围切换工作模式以提高全功率范围效率，同时在满足输入电流纹波条件下减小电感值，提高功率密度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明方法所控制的多相交错双向直流变换器的拓扑结构示意图；

图2为本发明所述的两相交错双向直流变换器重载时连续导通工作模式的开关驱动时序图及典型工作波形；

图3为本发明所述的两相交错双向直流变换器轻载时断续导通工作模式的开关驱动时序图及典型工作波形。

具体实施方式

图1为本发明方法所控制的多相交错双向直流变换器的拓扑结构示意图，其具体电路结构包括两个双向直流变换器：电感L1、开关管Q11和Q12组成的变换器1，电感L2、开关管Q21和Q22组成的变换器2；电感L1和L2连接电源VS1，四个开关管连接直流滤波电容Co和电源VS2。

本发明所揭示的多相交错双向直流变换器的混合模式调制方法，所述调制方法包括步骤：

（1）首先根据功率流方向，设置四个开关管Q11、Q12、Q21、Q22的驱动方波：若功率流方向从VS1到VS2，开关管Q12和Q22施加PWM驱动方波，且开关管Q22的驱动方波相对于Q12有180°相移，开关管Q11和Q21关闭由其反并联二极管续流；若功率流方向从VS2到VS1，开关管Q11和Q21施加PWM驱动方波，且开关管Q21的驱动方波相对于Q12有180°相移，开关管Q12和Q22关闭由其反并联二极管续流；以下步骤为功率流从VS1到VS2的情况，功率流从VS1到VS2的情况与之类似；