[发明专利]一种用于CLLC双向隔离型DC-DC变换器的调制方法

说明书

本发明公开了一种用于CLLC双向隔离型DC‑DC变换器的调制方法，包括：在CLLC双向隔离型DC‑DC变换器电路轻载降压工作时采用移相调制；(2)当电路工作在轻载低增益状态时，采用移相调制，其余情况采用变频调制；(3)根据电路参数，在充电变频、充电移相、放电变频、放电移相四种工作模式下分别设置四种补偿器，利用这四种补偿器依次实现充电移相到变频、充电变频到移相、放电移相到变频、放电变频到移相的模式软切换。调频模式下，轻载低增益时，由于开关频率高于谐振频率太多，损耗大幅增加，效率降低。此时采用移相调制，开关频率等于谐振频率，有利于减小损耗，提升效率。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及用于基于CLLC拓扑的双向隔离型DC-DC变换器的变电压增益的调制方法。

背景技术

双向隔离型DC-DC变换器是连接储能电池和直流电压母线的重要电力电子装置。近年来，随着电动汽车、混合动力汽车的大规模推广，分布式储能系统、不间断电源的不断发展，双向隔离型DC-DC变换器得到了越来越广泛的运用。同时，行业对其功率密度、效率、电压调节范围也提出了越来越高的要求。

CLLC拓扑作为实现双向隔离型DC-DC变换器最为主流的拓扑之一，具有以下优点：它可以在高开关频率下实现零电压开通，具有高功率密度、高效率的特点；它具有很宽的电压调节范围，既可以升压又可降压，可以做到双向工作时增益范围基本相同；它内带变压器，可以利用变压器大幅调整总增益(总增益＝调制增益×变压器增益)范围。

一般情况下，CLLC变换器的电压增益采用变频调节，工作点位于谐振点周围。当开关频率大于谐振频率时，调制增益小于1；当开关频率小于谐振频率时，调制增益大于1。然而，当变换器轻载工作时，由于输出侧寄生电容的影响，增益-频率的传递函数改变，导致开关频率大于谐振频率时，调制增益存在极小值点。这一问题在由变压器低压侧向高压侧传输能量时尤其明显，它极大地限制了CLLC变换器的增益调制范围。针对此问题，目前尚无特别有效的解决方案，已有的方案包括使用寄生电容更小的器件、采用相对小变比的变压器、轻载关机、增益限幅等。这些方案均未从根本上解决这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决CLLC电路变频调制轻载工作时增益极小值问题的调制方法，该方法具有不需改变已有电路结构和参数，增大电压调节范围，轻载效率高等优点。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于CLLC双向隔离型DC-DC变换器的调制方法，包括以下步骤：

(1)在CLLC双向隔离型DC-DC变换器电路轻载降压工作时采用移相调制：当变换器工作在谐振频率处，每个桥臂上下开关管互补导通，上下管导通占空比相同，交替处设置死区；输入侧两个桥臂开关管的驱动信号在180°相位差的基础上一前一后错开一定相同的相位；输出侧两桥臂开关管驱动信号相位差180°，相角位于输入侧两桥臂相位中点处；

(2)当电路工作在轻载低增益状态时，采用移相调制；当非轻载和轻载高增益时，采用变频调制；移相调制和变频调制相结合进行混合调制切换，切换方式采用软切换，两种调制方式的分界处设置迟滞区域；

(3)根据电路参数，在充电变频、充电移相、放电变频、放电移相四种工作模式下分别设置四种补偿器，利用这四种补偿器依次实现充电移相到变频、充电变频到移相、放电移相到变频、放电变频到移相的模式软切换。