[发明专利]一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法

说明书

技术领域

本发明属于DC/DC变换领域，涉及软开关控制问题，特别涉及一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法。

背景技术

双向DC/DC变流器是能够实现能量双向传输的直流到直流变换器。随着科技和生产的发展，对双向DC/DC变流器的需求日益增多。变流器主要应用于直流不停电电源系统、航空电源系统、直流电机驱动系统、混合能源电动汽车和电池能量回馈系统等应用场合。双向H桥结构的DC/DC变流器由于其高性能、高效率、本质隔离能力和内在的软开关特性，得到日益广泛的应用。虽然双向DC/DC变流器具有内在的软开关特性，但是功率器件的软开关条件与低压侧直流电压、扼流电感和负载大小有密切关系。当外部条件发生变化时，双向DC/DC变流器的软开关特性将有可能丧失，增大了变流器中开关器件的开关应力、增加了器件的开关损耗、降低了变流器的可靠性。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，实现DC/DC电压大变比下的软开关和电能的高效转换。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，其执行步骤如下：

(1)根据低压侧直流母线电压的工作范围，将其电压划分为4个区间，分别为[Vmin,V1)，[V1,V2)，[V2,V3)，[V3,Vmax]；

(2)启动控制器，采集变压器高压侧直流母线输入和输出电压、电流，以及低压侧直流母线输入和输出电压、电流，并进行A/D转换；

(3)判断输入电压和输入电流是否超过允许值，若超过则停止控制器工作，进入保护模式，若输入电压和输入电流未超过允许值，进入充电模式或者回馈模式；

(4)根据工作方式选定双向DC/DC变流器的能量传递方向，若能量由高压侧传向低压侧，则执行步骤5的充电模式，否则执行步骤6的回馈模式；

(5)执行软启动，并判断输出电流是否达到额定电流，直到达到额定电流停止软启动，设定高、低压侧H桥的工作频率为f0，采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式，通过调节高、低压侧H桥输出方波电压的相位差，实现低压侧直流母线电压恒定和能量传递，然后执行步骤3；

(6)执行软启动，并判断输出电压是否达到额定电压，直到达到额定电压停止软启动，软启动完毕后，根据步骤1划分的低压侧直流母线电压区间，确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压位于区间[Vmin,V1)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f1，如低压侧直流母线电压位于区间[V1,V2)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f2，如低压侧直流母线电压位于区间[V2,V3)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f3，如低压侧直流母线电压位于区间[V3,Vmax]则设定高、低压侧H桥的工作频率为f4，之后执行步骤3；

(7)确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压均不在步骤1划分的低压侧直流母线电压区间[Vmin,V1)，[V1,V2)，[V2,V3)，[V3,Vmax]中，则停止控制器工作，进入保护模式。

进一步地，所述f0、f1、f2、f3、f4由变压器变比、低压侧直流母线电压数值、扼流电感数值和H桥并联的吸收回路的数值决定。

进一步地，所述步骤5和6执行软启动的方法为逐步增加驱动电路的占空比，实现双向DC/DC变流器的软启动。

本发明的优点和积极效果是：

本发明根据负载运行情况，动态调整H桥工作频率，提高软开关的频率范围，实现DC/DC电压大变比下的软开关和电能的高效转换，其稳定性好，可靠性高，性能优异。

附图说明

图1为本发明的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法的拓扑结构。

图2为本发明的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法的控制流程图。

具体实施方式

本发明提供一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，实现DC/DC电压大变比下的软开关和电能的高效转换。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对图1所示拓扑结构，本发明所述的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，按如图2所示流程执行如下步骤：