[发明专利]双向变换器及其软开关控制方法和电源设备

说明书

一种双向变换器及其软开关控制方法，检测双向变换器的第一输出电压和流过电感器的电感电流；根据输出电压，调整并得到开关管的PWM信号的占空比；其中，控制开关管关断时刻为：能在开关管开通前将其输出结电容的放电完毕时；通过控制双向变换器的开关频率以及占空比来得到预设电压，并检测电感电流来控制开关管的开通时刻，来达到让开关管实现零电压开通，在不增加任何辅助器件的情况下，通过改变控制方法，来实现开关的零电压开通，减小变换器损耗，提高变换器功率密度和可靠性，降低成本。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种双向变换器及其软开关控制方法和电源设备。

背景技术

目前，目前Buck/Boost变换器工作实现软开关大致可分为两种，1)让变换器工作在DCM((Discontinuous Conduction Mode，非连续导通模式)或临界模式下，实现零电流开通；2)通过增加辅助器件来实现零电压或零电流开通。然而目前的实现方式都具有缺点。

1)变换器工作在DCM或临界模式下，能实现零电流开通，但不能实现零电压开通，开关管输出结电容的能量，在开通之前不能转移，开通时损耗在开关上，且对于高频、高压工作条件开关管开通损耗更为突出。

2)增加辅助器件来实现零电压或零电流开关，也增加了变换器的故障点以及成本。在控制原有的开关S1，SR还要额外的控制辅助的开关管S。

发明内容

本发明的目的在于在不增加任何辅助器件的情况下提供一种双向变换器的软开关控制方法，以低成本的方式解决传统的双向变换器中存在的开关管开通损耗高，功率密度及可靠性低的问题。

一种双向变换器的软开关控制方法，所述双向变换器包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和一电感器，所述第一电容第一端和所述第二电容第一端分别作为两个电源正极，所述第一电容第二端和所述第二电容第二端接地，所述第二电容容量低于所述第一电容容量，所述电感器第一端通过所述第一开关管接所述第一电容第一端，还通过所述第二开关管接地，所述电感器第二端接所述第二电容第一端，所述方法包括：

所述双向变换器工作在Buck状态下输出第一预设电压时：

检测所述双向变换器的第一输出电压和流过所述电感器的电感电流；

比对所述第一预设电压和所述第一输出电压，调整并得到控制所述第一开关管的第一PWM信号的占空比和控制第二开关管的第二PWM信号的占空比；

其中，所述第二PWM信号控制所述第二开关管关断时刻为：在所述电感电流达到能在所述第一开关管开通前将其输出结电容的放电完毕的第一预设负值时；

所述双向变换器工作在Boost状态下输出第二预设电压时：

检测所述双向变换器的第二输出电压和所述电感器的电感电流；

比对所述第二预设电压和所述第二输出电压，调整并得到控制所述第一开关管的第三PWM信号的占空比和第二开关管的第四PWM信号的占空比；

其中，所述第三PWM信号控制所述第一开关管关断时刻为：在所述电感电流达到能将在所述第二开关管开通前将其输出结电容的放电完毕的第二预设负值时。

此外，还提供了一种双向变换器，所述双向变换器包括第一电容、第二电容、第一开关管、第二开关管和一电感器，所述第一电容第一端和所述第二电容第一端分别作为两个电源正极，所述第一电容第二端和所述第二电容第二端接地，所述第二电容容量低于所述第一电容容量，所述电感器第一端通过所述第一开关管接所述第一电容第一端，还通过所述第二开关管接地，所述电感器第二端接所述第二电容第一端，所述双向变换器还包括检测电路和控制器；

所述双向变换器工作在Buck状态下输出第一预设电压时：