[发明专利]一种双向DC-DC软开关控制系统及逻辑控制方法

说明书

一种双向DC‑DC软开关控制系统及逻辑控制方法，该系统包括依次连接的延时逻辑单元、开关逻辑控制单元、隔离驱动电路及双向DC‑DC软开关变换电路，还包括母线电压控制器和滞环电流控制器，母线电压控制器和滞环电流控制器分别与双向DC‑DC软开关变换电路连接，母线电压控制器和滞环电流控制器电连接，滞环电流控制器与延时逻辑单元电连接。还公开了该控制系统逻辑控制方法。本发明电池的充放电控制采用双向DC‑DC软开关控制策略及逻辑控制方法，使得该电路同时具有双向DC‑DC变换电路的能量转换特性和软开关功能，同时该电路的开关逻辑控制信号简单，因此电路的开关损耗和噪声大幅降低，能量转换效率得到大幅提升。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种用于独立式光伏发电系统的双向DC-DC软开关控制策略及逻辑控制方法。

背景技术

独立式光伏发电系统的能源管理框架可以为负载提供稳定的电能，该负载需带有拥有电池充放电特性的双向升降压变换电路。在传统的双向升降压变换电路中，升压电路的二极管被半导体开关所代替，这使得该电路拥有同步整流框架和双向能量流特性，但在开关过程中有明显的开关损耗和噪声，这会降低电路的能源转换效率，甚至还会造成严重的电磁干扰。目前，许多研究人员都提出了相关的转换电路框架，虽然能有效地改善以上问题，但这增加了电路的整体复杂程度，实现代价较大。

鉴于此，本发明提出了一种双向DC-DC软开关控制策略及逻辑控制方法。该变换电路只需在传统的双向升降压变换电路中添加一个额外的谐振支路，只需一个简单的开关逻辑控制信号即可实现软开关功能。该电路框架不需要隔离变压器和耦合电感，通过在开关过程前后引入谐振，从而大大减小甚至消除开关损耗和噪声。因此，该系统不仅框架简洁，主开关和辅助开关的逻辑控制信号也很简单。所以，该电路框架在大功率条件下仍适用。

发明专利《大功率软开关双向DC-DC变换器电路》，申请号201610451779.8。该发明通过霍尔元件检测电流，当电流达到某一设定值时给出控制信号，驱动信号在开关管零电压时刻开通，在电流设定值点关断，控制思想为通过脉冲频率改变来调整输出电流大小，而本发明仅通过简单的硬件逻辑控制来实现软开关功能，两者之间有着本质区别，相比之下，本发明所述控制方法更加稳定可靠，速度更快。

实用新型专利《一种用于光伏储能系统的双向软开关变换器》，申请号201520121132.X。其中提出的变换器，要点是通过合适设计隔离变压器中漏感等于某一限值，使漏感加电感电容起到能量储存的作用，通过隔离变压器来产生谐振，以此来实现软开关功能，这与本发明实现方法有着本质区别。相比之下，本发明所述控制方法更加稳定可靠，抗干扰能力强，成本更低。

实用新型专利《一种新型软开关双向DC-DC变换器》，申请号201420114821.3。该发明所述控制方法，通过钳位电容将电压固定在特定值，并通过辅助电感与辅助电容组成谐振辅助电路为主开关的零电压开通创造条件，以此来实现软开关功能。这与本发明通过对四个开关管的逻辑控制来实现软开关功能的控制方法有着本质区别，并且该发明控制方法复杂，所用电路元件较多。

南京航空航天大学，2006年硕士学位论文《PWM加移相控制双有源全桥双向DC-DC变换器的研究》。提出了一种单PWM加移相控制策略和一种复合PWM加移相控制策略，该控制策略根据移相角分段线性控制占空比来实现软开关功能，这与本发明通过对硬件的逻辑控制来实现软开关功能的控制方法有着本质区别。由于隔离变压器的加入，使得系统体积较大、成本较高，且控制策略较为复杂。

哈尔滨工业大学，2014年硕士学位论文《储能系统双向直流变换器及其控制策略研究》。通过对耦合电感及其漏感的控制，实现零电流软开关功能，这与本发明通过对四个开关管的逻辑控制来实现软开关功能的控制方法有着本质区别。