[发明专利]混合五电平双向DC/DC变流器及其电压匹配调制方法

权利要求书

1.一种混合五电平双向DC/DC变流器，其特征在于，包括第一输入滤波电容C_inp和第二输入滤波电容C_inn、输出滤波电容C_o、直流电压源、原边混合五电平单元、原边两电平半桥、副边单相全桥H₂、高频隔离变压器M₁、高频电感L_s和控制器；其中：

所述原边混合五电平单元的直流母线的正极分别与对应直流电压源的正极和输入滤波电容C_inp的正极相连，原边混合五电平单元的直流母线的负极分别与对应直流电压源的负极和输入滤波电容C_inn的负极相连，原边混合五电平单元一端与第一输入滤波电容C_inp和第二输入滤波电容C_inn的串联中点相连，原边混合五电平单元通过高频电感L_s与高频隔离变压器M₁的原边相连，原边两电平半桥中点与高频变压器原边的另一端相连；

所述副边单相全桥H₂的直流母线的正极分别与对应直流负载的正极以及输出滤波电容C_o的正极相连，副边单相全桥H₂的直流母线的负极分别与对应直流负载的负极以及输出滤波电容C_o的负极相连，副边单相全桥H₂的交流侧与高频隔离变压器的副边相连；

原边混合五电平单元的控制信号的输入端、原边两电平半桥的控制信号输入端、副边单相全桥的控制信号的输入端分别与所述控制器对应的开关信号的输出端相连。

2.如权利要求1所述的混合五电平双向DC/DC变流器，其特征在于，所述高频隔离变压器M₁的变比为N:1。

3.如权利要求1所述的混合五电平双向DC/DC变流器，其特征在于，所述原边五电平单元的交流端口电压v_p产生九种电平：±v_in、和0，v_in为混合五电平双向DC/DC变流器的输入直流电压；所述副边单相全桥H₂的交流端口电压v_s产生三种电平：v_out和0，v_out为混合五电平双向DC/DC变流器的输出电压。

4.如权利要求1至3中任一项所述的混合五电平双向DC/DC变流器，其特征在于，所述控制器包括采样单元、PI控制器和调制单元，其中：

所述采样单元包括两个信号输入端，两个信号输入端分别测量输入电压v_in和输出电压v_out；

所述PI控制器包括由输出电压v_out和其参考电压v_ref对比得到的误差作为输入，经过PI控制器后得到输出x作为调制信号；

所述调制单元以v_in、v_out、v_ref和x为输入信号，并根据输入电压v_in、输出电压v_out以及高频隔离变压器变比N得到电压传输比F和各个开关的驱动信号。

5.一种如权利要求4所述的混合五电平双向DC/DC变流器的电压匹配调制方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置控制器的PI控制器参数，即设置控制器比例系数k_p和积分系数k_i，计算PI控制器输出x，作为调制信号；

在调制单元，通过电压传输比F和PI控制器的输出x分别输出至控制器的调制单元，计算控制量；

根据控制量，驱动原边混合五电平单元、原边两电平半桥和副边单相全桥的全控开关器件，控制全控开关器件的动作，实现优化运行。

6.根据权利要求5所述的电压匹配调制方法，其特征在于，所述电压传输比F为：

其中，高频隔离变压器变比N作为初值预先设定。