[发明专利]LC并联谐振降压直/直变换器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流变换器领域，可应用于大功率降压场合。

背景技术

随着城市规模的迅速增长和信息技术的高速发展，电网中的敏感负荷、重要负荷及非线性负荷越来越多，交流配电网将面临线路损耗大、供电走廊紧张，以及电压瞬时跌落、电压波动、电网谐波、三相不平衡现象加剧等一系列电能质量问题，迫切需要改变现有的配电网结构和配(供)电方式。

基于直流的配电网在输送容量、可控性及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能，可以有效提高电能质量、减少电力电子换流器的使用、降低电能损耗和运行成本、协调大电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能源的价值和效益。

损耗是大功率传输中一个重要的考虑因素，软开关技术可以在很大程度上降低开关器件的损耗，提高功率传输效率，还能有效防止开关器件由于发热过多而损坏。

发明内容

发明目的：本发明提出了一种实现直流配电网中大功率变换器的降压技术的谐振电路。

技术方案：本发明具体采用如下技术方案加以实现：

一种LC并联谐振降压直/直变换器，所述变换器连接直流输入电源和负载，包括第一开关管Q₁、第二开关管Q₂、第三开关管Q₃、第四开关管Q₄，谐振单元、第一整流二极管D_R1、第二整流二极管D_R2、第三整流二极管D_R3、第四整流二极管D_R4、副边开关管Q₈及滤波电容C₀，四个开关管串联构成桥臂，四个整流二极管串联构成整流桥，谐振单元连接桥臂与整流桥。

所述谐振单元由电感Lr和一个电容Cr并联组成。

所述第一开关管Q1和第三开关管Q3的串联支路与所述第二开关管Q2和第四开关管Q4的串联支路相互并联之后连接直流输入电源。

所述第一整流二极管DR1和第三整流二极管DR3的串联支路与所述第二整流二极管DR2和第四整流二极管DR4的串联支路相互并联之后连接副边开关管和输出滤波电容C0。

所述谐振单元的第一端连接第一开关管Q1和第三开关管Q3的相接端及第一整流二极管DR1和第三整流二极管DR3的相接端；谐振单元的第二端连接第二开关管Q2和第四开关管Q4的相接端及第二整流二极管DR2和第四整流二极管DR4的相接端。

根据权利要求1或3所述的LC并联谐振降压直/直变换器，其特征在于：所述副边开 关管的一端接在第一整流二极管D_R1和第二整流二极管D_R2的相接端，副边开关管的另一端连接滤波电容C₀。

所述滤波电容C₀的一端连接副边开关管，另一端连接第三整流二极管D_R3和第四整流二极管D_R4的相接端。

一种LC并联谐振降压直/直变换器的控制方法，包括以下步骤：

1)将第一开关管和第四开关管导通，v_Cr＝-V_in，v_Cr表示谐振单元中的电容的电压，V_in表示输入直流电源的电压，第一开关管和第四开关管零电压导通，输入端电流回路由直流输入电源，第一开关管，电感，第四开关管构成，电感上的电压等于负的输入电压，电感电流由正的I₀线性减小到零然后再反向增加到I₁，最终I₁大于I₀，输出电流由滤波电容C₀提供；

2)将第一开关管和第四开关管同时关断，此后电感与电容发生并联谐振，直到副边开关管导通，此时v_Cr＝V_o，其中V_o表示输出电压，在这个过程中输入端和输出端没有能量传输，输出电流依然由滤波电容C₀提供。能量在电感和电容之间进行传递，但电感和电容上的总能量是不变的；

3)当v_Cr＝V_o，此后第二整流二极管和第三整流二极管导通，电感中的电流流过第二整流管和第三整流管给滤波电容充电，并提供负载电流。在这段时间内，v_Cr保持不变，电感上电流线性减少，输入的能量在这段时间里传给负载，这个过程一直持续到副边开关管关断；