[发明专利]一种对称的电力变换器电路拓扑结构及其控制方法

权利要求书

1.一种对称的电力变换器电路拓扑结构，其特征在于，包括输入直流电源U₁、全桥逆变电路(1)、原边谐振动态补偿网络(2)、原边线圈3L_i1、副边线圈3L_o1、副边谐振动态补偿网络(4)、全桥同步整流电路(5)及负载电池U₂，所述全桥逆变电路(1)、原边谐振动态补偿网络(2)与副边谐振动态补偿网络(4)、全桥同步整流电路(5)的具体拓扑结构关于原边线圈3L_i1、副边线圈3L_o1对称；

所述输入直流电源U₁、全桥逆变电路(1)、原边谐振动态补偿网络(2)依次连接，所述原边谐振动态补偿网络(2)输出端分别与原边线圈3L_i1的两端连接，所述副边线圈3L_o1的两端分别与副边谐振动态补偿网络(4)的输入端连接，所述原边线圈3L_i1、副边线圈3L_o1同名端相对，所述副边谐振动态补偿网络(4)的输出端与全桥同步整流电路(5)的输入端连接，全桥同步整流电路(5)的输出端与负载电池U₂的两端连接。

2.根据权利要求1所述的对称的电力变换器电路拓扑结构，其特征在于，所述全桥逆变电路(1)包括第一母线电容C_BUS1、四个开关管Q_i1-Q_i4，所述第一母线电容C_BUS1的正极与输入直流电源U₁的正极连接，所述第一母线电容C_BUS1的负极与输入直流电源U₁的负极连接，所述四个开关管Q_i1-Q_i4连接成逆变H桥，逆变H桥的正极与第一母线电容C_BUS1的正极连接，逆变H桥的负极与第一母线电容C_BUS1的负极连接。

3.根据权利要求1所述的对称的电力变换器电路拓扑结构，其特征在于，所述原边谐振动态补偿网络为至少一个补偿开关S、至少两个电容组成的具有非零偏置电容值的可调电容网络，即所有补偿开关断开或关闭时均有一定电容值的组合网络。

4.根据权利要求1或3任一所述的对称的电力变换器电路拓扑结构，其特征在于，所述原边谐振动态补偿网络(2)包括第一串联电容C_i1、第一补偿电容C_iv1、第一补偿开关S_i1，其中，所述第一串联电容C_i1一端与第一补偿开关S_i1的一端、全桥逆变电路的一个输出端共同连接，所述第一补偿开关S_i1的另一端与第一补偿电容C_iv1的一端连接，所述第一补偿电容C_iv1的另一端与第一串联电容C_i1的另一端连接作为原边谐振动态补偿网络的一个输出端，所述全桥逆变电路的另一个输出端作为原边谐振动态补偿网络的另一个输出端。

5.根据权利要求3所述的对称的电力变换器电路拓扑结构，其特征在于，所述第一补偿开关S_i1的实现方式为单个MOSFET或IGBT的单向开关，或者为两个或多个MOSFET或IGBT串联构成的双向开关。

6.根据权利要求1所述的对称的电力变换器电路拓扑结构，其特征在于，全桥同步整流电路(5)包括第二母线电容C_BUS2以及四个开关管Q_o1-Q_o4，四个开关管Q_o1-Q_o4连接成逆变H桥，逆变H桥的两个输入端分别与副边谐振动态补偿网络的两个输出端连接，所述逆变H桥的正极与第二母线电容C_BUS2的正极连接，所述逆变H桥的负极与第二母线电容C_BUS2的负极连接，所述第二母线电容C_BUS2的正极、负极同时与负载电池U₂的正负极连接。

7.一种如权利要求1所述的对称的电力变换器电路拓扑结构的控制方法，其特征在于，具体为：

检测权利要求1所述对称的电力变换器电路拓扑结构的输入电压U₁、全桥逆变电路的输出电压U_AB、副边谐振动态补偿网络的输出电压U_CD、及系统输出电压U₂；检测权利要求1所述电力变换器电路拓扑结构的输入电流I₁、全桥逆变电路的输出电流I_AB、副边谐振动态补偿网络的输出电流I_CD、及输出电流I₂；

根据检测的数据进行三个控制回路控制，三个控制回路分别为逆变电流控制回路、原副边谐振动态补偿网络控制回路、及输出控制回路；

所述逆变电流控制回路具体为：将测量的全桥逆变输出电流与电流参考值比较，其差值经过PID算法得出全桥逆变电路的移相控制角度θ_AB，逆变调制器将移相控制角度转换为相应的四个PWM信号分别控制全桥逆变电路的四个开关(Q_i1-4)；

所述谐振动态补偿网络回路具体为：通过相位检测模块比较测量的全桥逆变电路的输出电流和输出电压的相位，得出相位差ψ_Z，所述相位差ψ_Z与设定的相位差参考值ψ_ref比较，所得出的差值经过PID算法得出原副边谐振动态补偿网络的谐振频率ω_r1ω_r2，谐振调制器模块将原副边谐振频率转换为对应的PWM信号分别控制所述原边谐振动态补偿网络的第一补偿开关S_i1和副边谐振动态补偿网络的第二补偿开关S_o1；

所述输出控制回路具体为：比较测量的输出电压或输出电流或输出功率和设定的输出电压参考值或输出电流参考值或输出功率参考值，得出的差值经过PID算法计算出所述全桥逆变电路的输出电流参考值I_ABref，此参考值传递给逆变电流控制回路的输入端。