[发明专利]一种三端口双向DC-DC变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种三端口双向DC-DC变换器，其特征在于，包括：第一整流逆变模块、第一谐振腔、第二整流逆变模块、第二谐振腔、第三整流逆变模块和三绕组变压器；

所述第一整流逆变模块的端口连接超级电容；所述第一整流逆变模块依次通过所述第一谐振腔和所述三绕组变压器与所述第三整流逆变模块连接；所述第二整流逆变模块的端口连接蓄电池；所述第二整流逆变模块依次通过所述第二谐振腔和所述三绕组变压器与所述第三整流逆变模块连接；所述第三整流逆变模块的端口连接直流微网母线；

所述第一整流逆变模块为复合式全桥三电平结构；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均为LCLC谐振腔；所述LCLC谐振腔由串联谐振腔和并联谐振腔串联而成；所述第二整流逆变模块和所述第三整流逆变模块均为全桥结构。

2.根据权利要求1所述的一种三端口双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第一整流逆变模块包括分压电容支路、三电平桥臂和两电平桥臂；

所述分压电容支路包括依次串联的第一分压电容和第二分压电容；

所述三电平桥臂包括桥臂支路和二极管支路；所述桥臂支路包括依次串联的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述二极管支路包括依次连接的第一续流二极管和第二续流二极管；

所述两电平桥臂包括依次串联的第五开关管和第六开关管；

所述分压电容支路、所述桥臂支路和所述两电平桥臂并联；所述分压电容支路的中点与所述分压电容支路的中点连接；所述二极管支路的一端与所述第一开关管和所述第二开关管的连接点连接，所述二极管支路的另一端与所述第三开关管和所述第四开关管的连接点连接；所述桥臂支路的中点和所述两电平桥臂的中点均与所述第一谐振腔连接。

3.根据权利要求1所述的一种三端口双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第一谐振腔由第一串联谐振腔和第一并联谐振腔串联而成；所述第一串联谐振腔由第一电容和第一电感串联而成；所述第一并联谐振腔由第二电容和第二电感并联而成。

4.根据权利要求1所述的一种三端口双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第二谐振腔由第二串联谐振腔和第二并联谐振腔串联而成；所述第二串联谐振腔由第三电容和第三电感串联而成；所述第二并联谐振腔由第四电容和第四电感并联而成。

5.根据权利要求2所述的一种三端口双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第二整流逆变模块包括并联的第一输入滤波电容、第一桥臂分支和第二桥臂分支；所述第一桥臂分支包括依次串联的第七开关管和第八开关管；所述第二桥臂分支包括依次串联的第九开关管和第十开关管；所述第一桥臂分支的中点和所述第二桥臂分支的中点均与所述第二谐振腔连接。

6.根据权利要求5所述的一种三端口双向DC-DC变换器，其特征在于，所述第三整流逆变模块包括并联的第二输入滤波电容、第三桥臂分支和第四桥臂分支；所述第三桥臂分支包括依次串联的第十一开关管和第十二开关管；所述第四桥臂分支包括依次串联的第十三开关管和第十四开关管；所述第三桥臂分支的中点和所述第四桥臂分支的中点均与所述三绕组变压器连接。

7.一种三端口双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述方法用于权利要求6所述的三端口双向DC-DC变换器；所述方法包括：

当V_SC0.45V_N时，确定工作模式为高电压增益模式，此时，控制第一整流逆变模块处于第一状态、控制第二整流逆变模块处于第二状态且控制第三整流逆变模块处于第三状态；所述第一状态为第一整流逆变模块中的第一组开关管与第二组开关管互补导通，所述第一组开关管包括第一开关管、第二开关管和第六开关管，所述第二组开关管包括第三开关管、第四开关管和第五开关管；所述第二状态为第二整流逆变模块中的第三组开关管与第四组开关管互补导通，所述第三组开关管包括第七开关管和第十开关管，所述第四组开关管包括第八开关管和第九开关管；所述第三状态为第三整流逆变模块中的第五组开关管与第六组开关管互补导通，所述第五组开关管包括第十一开关管和第十四开关管，所述第六组开关管包括第十二开关管和第十三开关管；V_SC表示第一整流逆变模块的端口处的超级电容电压，V_N表示超级电容的额定电压；

当0.9V_NV_SC≥0.45V_N时，确定工作模式为中电压增益模式，此时，控制第一整流逆变模块处于第四状态、控制第二整流逆变模块处于第二状态且控制第三整流逆变模块处于第三状态；所述第四状态为第一整流逆变模块中的第五开关管关断、第六开关管导通且第七组开关管与第八组开关管互补导通，所述第七组开关管包括第一开关管和第二开关管，所述第八组开关管包括第三开关管和第四开关管；

当V_SC≥0.9V_N时，确定工作模式为低电压增益模式，此时，控制第一整流逆变模块处于第五状态、控制第二整流逆变模块处于第二状态且控制第三整流逆变模块处于第三状态；所述第五状态为第一整流逆变模块中的第一开关管和第五开关管关断、第六开关管导通且第八组开关管与第二开关管互补导通。