[发明专利]双向三端口非隔离直流变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种双向三端口非隔离直流变换器，其特征在于：所述双向三端口非隔离直流变换器由第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、耦合电感L_C、高频电感L_f、辅助电容C_A、低压侧电源V_L、中间侧电源V_M和高压侧电源V_H构成，其中耦合电感L_C包含第一绕组N₁和第二绕组N₂；

所述低压侧电源V_L的正极连接耦合电感L_C第一绕组N₁的同名端，耦合电感L_C第一绕组N₁的非同名端连接第一开关管S₁的漏极和第二开关管S₂的源极，第二开关管S₂的漏极连接第三开关管S₃的源极、高频电感L_f的一端和中间侧电源V_M的正极，中间侧电源V_M的负极连接第一开关管S₁的源极、低压侧电源V_L的负极和高压侧电源V_H的负极，高压侧电源V_H的正极连接第四开关管S₄的漏极，第四开关管S₄的源极连接第三开关管S₃的漏极和辅助电容C_A的一端，辅助电容C_A的另一端连接耦合电感L_C第二绕组N₂的非同名端，耦合电感L_C第二绕组N₂的同名端连接高频电感L_f的另一端；

所述双向三端口非隔离直流变换器的控制方法如下：

第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃和第四开关管S₄的开关频率相同，在每个开关周期内第一开关管S₁和第三开关管S₃的导通时间占空比相同、第二开关管S₂和第四开关管S₄的导通时间占空比相同，第一开关管S₁和第二开关管S₂互补导通，第三开关管S₃和第四开关管S₄互补导通；

通过调节第一开关管S₁和第二开关管S2的导通时间占空比来控制低压侧电源V_L和中间侧电源V_M之间的电压平衡和能量传输：当需要增加中间侧电源V_M电压或者降低低压侧电源V_L电压或者增大由低压侧电源V_L向中间侧电源V_M传输的功率或者减小中间侧电源V_M向低压侧电源V_L传输的功率时，增加第一开关管S₁的导通时间占空比并减小第二开关管S₂的导通时间占空比；当需要增加低压侧电源V_L电压或者降低中间侧电源V_M电压或者增大由中间侧电源V_M向低压侧电源V_L传输的功率或者减小低压侧电源V_L向中间侧电源V_M传输的功率时，增加第二开关管S₂的导通时间占空比并减小第一开关管S₁的导通时间占空比；

通过调节第一开关管S₁和第三开关管S₃导通时刻之间的超前或滞后时间来控制高压侧电源V_H和中间侧电源V_M以及低压侧电源V_L之间的电压平衡和能量传输：当需要高压侧电源V_H吸收功率时，设置第一开关管S₁的导通时刻超前于第三开关管S₃的导通时刻；当需要高压侧电源V_H输出功率时，设置第一开关管S₁的导通时刻滞后于第三开关管S₃的导通时刻。