[发明专利]一种双桥串联谐振变换器的无回流调制方法及系统

说明书

本发明公开了一种双桥串联谐振变换器的无回流调制方法，双桥串联谐振变换器拓扑包括一次侧全桥电路、谐振槽、高频变压器以及二次侧全桥电路，所述一次侧全桥包括开关管Msubgt;1/subgt;～Msubgt;4/subgt;构成一次侧有源全桥电路；所述谐振槽包括设置在一次侧的依次连接的一次侧谐振电感和谐振电容；所述二次侧全桥包括开关管Qsubgt;1/subgt;～Qsubgt;4/subgt;构成二次侧有源全桥电路。调节一次侧两个桥臂开关管间移相角α以及二次侧两个桥臂开关管间移相角π‑β。通过调节脉宽α、β以及频率，不同功率采用固定波形脉宽或固定波形频率调制，使谐振电流与Msubgt;1/subgt;、Qsubgt;1/subgt;的门信号同相，不仅可以实现所有开关管ZVS运行，还可以保证变换器一次侧与二次侧完全消除回流功率，提高整体运行效率。

技术领域

本发明涉及谐振双有源桥变换器的调制技术领域，具体的涉及一种双桥串联谐振变换器的无回流调制方法及系统。

背景技术

双向DC-DC变换器自提出以来一直用于连接可再生能源、电池充/放电器、不间断电源等系统的不同直流电压母线。基于双向DC-DC变换器，有学者提出脉宽调制(PWM)谐振变换器来实现变换器的软开关运行，并通过占空比调制或移相调制对变换器的双向功率流动进行控制。

然而，实现变换器的软开关运行必然导致电路中存在大量循环电流，从而导致变换器的导通损耗增加，效率降低。因此，为了实现具有低导通损耗的变换器ZVS运行，不仅需要抑制开关管中的环流，同时也需要通过调制来减少变换器运行过程中的回流功率。

申请号202010310950.X公开了一种双变压器串联谐振双有源桥DC-DC变换器拓扑的轨迹控制方法，通过采样电路，采样变换器的高压侧电压和低压侧电压。通过数字控制电路，计算当前控制变量原副边外移相角和副边内移相角。根据控制轨迹，控制原副边外移相角和副边内移相角始终沿着轨迹移动，以此保证软开关条件和最小环流控制；通过驱动电路将控制量进行输出，进而控制变换器运行。该调制方法并没有涉及变换器运行过程中的回流功率的控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双桥串联谐振变换器的无回流调制方法及系统，通过调节脉宽α、β以及频率，在高功率采用固定波形脉宽调制，低功率采用固定波形频率调制，保持谐振电流与M₁、Q₁的门信号同相，不仅可以实现全开关管ZVS运行，还可以保证DBSRC一次侧与二次侧完全消除回流功率，提高整体运行效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种双桥串联谐振变换器，包括依次相连的一次侧全桥、谐振槽、高频变压器和二次侧全桥，所述一次侧全桥包括开关管M₁～M₄，所述开关管M₁～M₄构成一次侧有源全桥电路；所述谐振槽包括设置在一次侧与高频变压器间的依次连接的一次侧谐振电感L_r和谐振电容C_r；所述高频变压器的匝数比为n：1；所述二次侧全桥包括开关管Q₁～Q₄，所述开关管Q₁～Q₄构成二次侧有源全桥电路。

本发明还公开了一种双桥串联谐振变换器的无回流调制方法，采用上述的双桥串联谐振变换器，调制方法包括以下步骤：

S01：一个周期内，使得一次侧电压正负半周脉冲宽度可调，正负半周脉冲宽度为α，使得二次侧电压正负半周脉冲宽度可调，正负半周脉冲宽度为β；

S02：调节二次侧电压滞后一次侧电压相位π-β，产生一个具有零电平的三电平交流电压波形，其正负脉宽为β；

S03：通过调节脉宽α、β以及频率，不同功率时采用固定波形脉宽调制或者固定波形频率调制，对谐振电流的相位进行调整，保持谐振电流与M₁、Q₁的门信号同相。