[发明专利]一种隔离型双向DC-DC变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种隔离型双向DC‑DC变换器及其控制方法，所述变换器可等效为桥臂复用的四开关和CLLLC级联变换器，由原边直流源、副边直流源、原边升降压电感、谐振电感、谐振电容、直流母线电容、滤波电容、变压器、原副边功率开关管等器件组成，四开关变换器与CLLLC变换器复用原边第二开关桥臂。本发明提供的变换器不仅能同时具有两变换器的优点、减少开关管的数量，还有较宽的直流增益范围；并且具有多输入输出端口、功率双向流动、变换效率高、输入范围宽等优点，可实现所有开关管软开关，适用于V2G、UPS系统等大功率电能变换场合。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，更具体地，涉及一种隔离型双向DC-DC变换器及其控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，我国可再生能源的装机容量不断上升，加之，变频家电及工业变频器的大量使用，使得传统配电网需要应对分布式新能源并网、负载多样化的考验。庞杂的网络结构使得配电网的电能供应稳定性、高效性受到巨大挑战。相比于交流配电网，直流配电网具有线路成本低、输电损耗小、供电可靠性高、便于分布式能源接入等优点。当新能源发电设备接入直流微网时，因其具有不连续的特点，为了稳定直流母线电压，需要在直流母线上挂接储能系统。在储能系统中，隔离型双向DC-DC变换电路(IsolatedBidirectional DC-DC Converter,IBDC)是连接直流母线和电池的重要部件。由于储能系统中电池电压变化范围较宽，因此要求IBDC支持宽范围输入。

电动汽车V2G技术在近几年受到广泛关注，该技术要求电动汽车车载充电机不仅能实现对车载动力电池组的充电，还可将动力电池组的电能反馈给电网。由于车载动力电池组通常由上百节锂离子电池单体通过串联或并联组成。锂离子电池单体电压一般在3V～4.2V之间，波动范围较宽，因此电池组的电压变化范围也很宽，作为连接车载动力电池组和电网之间的IBDC单元就需要符合宽范围输入的要求。

传统的IBDC通常采用双有源桥(DAB)或谐振变换器，但DAB电路存在输入输出电压不匹配时会产生较大环流的问题，且随着负载的减轻软开关ZVS的实现范围变小，开关管关断电流较大，这些都会增加损耗从而降低效率。谐振变换器可实现所有开关管软开关，但谐振变换器要获得较宽的输入电压范围，其开关频率变化范围也较大，轻载时效率较低且容易出现输出过压的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提出了一种隔离型双向DC-DC变换器及其控制方法，旨在解决传统的隔离型双向DC-DC变换器无法较好适应较宽的输入电压范围的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种隔离型双向DC-DC变换器，该变换器可等效为级联的四开关变换器及CLLLC变换器。四开关变换器包含的桥臂有原边第一开关桥臂、原边第二开关桥臂；CLLLC变换器包含的桥臂有原边第二开关桥臂、原边第三开关桥臂、副边第一开关桥臂、副边第二开关桥臂。所述四开关变换器与所述CLLLC变换器复用原边第二开关桥臂。