[发明专利]一种隔离型双向DC/DC换流器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种隔离型双向DC/DC换流器及其控制方法，通过将CLLC电路中一次侧的谐振电感调整到二次侧，并在电路中设置辅助单元，使得该换流器在正向和反向工作时均能够实现升压以及降压变换；同时，本发明还针对功率正向流动以及功率反向流动时不同负载及功率下的增益特性曲线进行分析，提出了一种应用于全工作范围的控制策略，将该隔离型双向DC/DC换流器与全工作范围的控制策略相结合，可以满足宽范围的电压输出场合，在轻载时也能够很好的实现器件的软开关。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种隔离型双向DC/DC换流器及其控制方法。

背景技术

随着电动汽车行业的不断发展，电力电子技术也随之快速发展，其中隔离型双向DC/DC变换器在光伏发电系统、电动汽车充电系统、不停电电源(UPS)系统等应用场合也因此变得越来越广泛，对电网的影响也日益显著。V2G技术是指电动汽车给电网送电的技术，其核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。V2G技术的实现，不仅能疏解电动汽车充电对电网的压力，还将给电网和电动汽车用户带来额外收益。尽管大功率隔离型双向DC/DC变换器在未来的智能电网系统中的需求量巨大，但真正适用于大功率隔离型双向DC/DC变换器的拓扑结构数量有限。因此，寻找一种能够在变换器正向运行和反向运行均可实现升降压，输出宽电压范围，在轻载时也具有良好的软开关特性电路拓扑具有重要的意义。

目前的隔离型双向拓扑中双向LLC谐振变换器是最具代表性的一种，结构比较简单，原副边分别为全桥结构，应用范围很广。LLC谐振变换器在串联谐振的基础上，利用变压器的励磁电感参与电路谐振，能够在较宽的电压范围和负载范围内都可以实现原边开关管的零电压开关ZVS，以及副边整流管的零电流开关ZCS，能够降低开关损耗；控制策略简单，通过调频控制输出，易于实现；但是反向工作时励磁电感直接被输入电压钳位，电路等效为LC串联谐振，电路也只能工作于降压模式，电压增益范围有限。

现有技术中CLLLC双向谐振变换器电路结构示意图如图1所示。通过在变压器二次侧增加了一个谐振电感和一个谐振电容，参数与原边一致，甚至在许多设计中，变压器的匝比也保持为1。从而保证了变换器的完全对称性。无论在正向还是反向工作时，电路拓扑均可以保证对称，电路正反向特性完全一致，均能够实现升降压，且均可以实现软开关。但是，CLLLC谐振变换器一方面增加了辅助电感和电容，增加了电路的成本和体积，在对功率密度有要求的场合应用受限。

CLLC双向谐振变换器的电路结构示意图如图2所示。CLLC结构是在LLC结构的基础上发展而来。CLLC双向谐振变换器在保持LLC谐振型电路软开关的基础上，可以实现双向隔直，避免由于电压方波不对称，发生变压器偏磁饱和的问题；同时，相对于CLLLC对称性电路来说，省去了一个电感，减小电路体积，降低电路成本，并释放了一个设计自由量，使电路设计更为灵活。但对于CLLC拓扑，副边谐振电容作为不可忽略的因素参与到谐振过程中来，其正向运行时在正向第二谐振频率点的直流增益小于1，反向运行时在反向第二谐振频率点的直流增益大于1，让其更适合应用在正向降压、反向升压的工作环境中，使用场合受限。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种隔离型双向DC/DC换流器及其控制方法，以解决现有技术中CLLLC拓扑在能量双向流动的应用场合中，谐振参数多，成本和体积大的问题。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种隔离型双向DC/DC换流器，包括：

直流电源单元；

所述直流电源单元连接一次侧桥臂单元的一端，该一次侧桥臂单元包括一个或多个桥臂；

所述一次侧桥臂单元的另一端通过一个或多个谐振单元连接二次侧桥臂单元的一端，该二次侧桥臂单元包括一个或多个桥臂；

所述二次侧桥臂单元的另一端连接负载；