[发明专利]一种用于双向DC/DC变换器的软开关电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车系统、不间断电源系统技术领域，具体涉及一种用于双向DC/DC变换器的软开关电路，本发明还涉及用于双向DC/DC变换器的软开关电路的控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电动汽车成功解决了环境污染、能源短缺等问题。蓄电池作为关键部分，能够将汽车在制动过程中的能量加以回收利用。随着车辆加减速次数及蓄电池充放电次数的增大，严重缩短了蓄电池的寿命。超级电容作为辅助电源，具有充电迅速、效率高、寿命长等优点，能够满足汽车在启动过程中的功率需求。但由于超级电容本身特性使得汽车行驶里程短。因此针对蓄电池以及超级电容的混合动力汽车的充放电技术在许多国家中得到了足够的重视，陆续开展了广泛的研究。

目前，为了促进混合动力电动汽车商业化发展，汽车行业在蓄电池、超级电容等储能设备上加强了研究。双向DC/DC变换器能够实现对储能设备的充放电，传统的Buck-Boost电路有如下缺点：电路输出侧纹波大，导致电路效率降低甚至能够烧毁设备；二极管反向恢复时间长，它能够产生大的电流尖峰，造成电路损坏使电路的可靠性降低；开关管在开通与关断过程中，管子上的电流与电压同时上升或下降并且随着开关频率的增大，产生很大的开关损耗；电磁干扰严重，随着频率的提高，电路中的di/dt和dv/dt增大，从而产生电磁干扰(EMI)，影响周围的设备工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于双向DC/DC变换器的软开关电路，解决了现有Buck-Boost电路中开关管的开关损耗大的问题。

本发明的另一目的是提供用于双向DC/DC变换器的软开关电路的控制方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，包括依次串联的输入电压源V_h、第二主开关管S₂、主电感L_m、输出电压源V_l，输入电压源V_h的负极与输出电压源V_l的负极连接，主电感L_m、输出电压源V_l的两端并联有第一主开关管S₁，第二主开关管S₂的集电极与第二辅助开关管S_a2的集电极连接，第二主开关管S₂的发射极与第二辅助开关管S_a2的发射极之间连接有谐振电容C_r，第二辅助开关管S_a2的发射极还与第三辅助开关管S_a3的集电极连接，第三辅助开关管S_a3的发射极连接有谐振电感L_r的一端和第一辅助开关管S_a1的集电极，谐振电感L_r的另一端与第一主开关管S₁的集电极连接，第一辅助开关管S_a1的发射极与第一主开关管S₁的发射极连接。

本发明第一种技术方案的特点还在于，

第一主开关管S₁、第二主开关管S₂、第一辅助开关管S_a1、第二辅助开关管S_a2、第三辅助开关管S_a3均为携带反并联二极管或具有反并联二极管特性的可关断功率开关器件。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种用于双向DC/DC变换器的软开关电路的控制方法，

具体按照以下步骤实施：

步骤1、分别产生用于驱动第一主开关管S₁、第二主开关管S₂、第一辅助开关管S_a1、第二辅助开关管S_a2、第三辅助开关管S_a3的第一脉冲序列Vs_s1、第二脉冲序列Vs_s2、第三脉冲序列Vs_sa1、第四脉冲序列Vs_sa2、第五脉冲序列Vs_sa3；

步骤2、步骤1中的产生的第一脉冲序列Vs_s1、第三脉冲序列Vs_sa1通过驱动电路分别驱动第一主开关管S₁、第一辅助开关管S_a1，即实现了Boost模式下的软开关；

步骤1中的产生的第二脉冲序列Vs_s2、第四脉冲序列Vs_sa2、第五脉冲序列Vs_sa3通过驱动电路分别驱动第二主开关管S₂、第二辅助开关管S_a2、第三辅助开关管S_a3，即实现了Buck模式下的软开关。