[发明专利]一种软开关型双向串联谐振变换器及其恒增益控制方法

说明书

本发明公开的一种软开关型双向串联谐振变换器及其恒增益控制方法，属于电力电子领域的开关电源技术领域。本发明的变换器通过添加的辅助电感(L₁、L₂)使所有MOS管(Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、Q₅、Q₆、Q₇、Q₈)实现全负载范围内的零电压开通(ZVS)，降低系统的开关损耗；并且在本发明的恒增益控制方法下能够减小环流损耗，有效地提高传输效率。由于本发明采用对称的拓扑结构，在正反向运行模式下，变换器的工作性能一样，在本发明恒增益控制方法下，当能量流动方向发生变化时，无需更换控制逻辑，能够实现能量的自然双向流动。本发明的输入输出电压比直接为变压器变比，呈现不随负载变动的恒电压增益特性。

技术领域

本发明属于电力电子领域的开关电源技术领域,具体地涉及一种软开关型双向串联谐振变换器及其恒增益控制方法。

背景技术

随着日渐严重的能源枯竭和环境污染问题，基于可再生能源的微电网系统近年来得到了迅猛发展。微电网系统包括由风力发电机、燃料电池、光伏列阵组成的分布式发电系统，由锂电池组、电力电子接口设备、超级电容器组成的储能系统。其中电力电子接口设备有助于发电系统、储能系统和负载之间的能量的流动和分配。出于对双向潮流、电压匹配和安全问题的考虑，双向DC-DC 变换器由于其软开关、功率密度高、可靠性高等特点可作为该接口使用。而在分布式发电系统中，前端DC-DC转换器主要充当隔离的低压配电总线，用于电压电平的产生和调节，因此，前端DC-DC转换器可以设计为半稳压或非稳压单输出DC-DC转换器，称为DC-DC变压器(DCX)。

在双向DC-DC变换器中，双有源桥(DAB)变换器受到专家学者的广泛关注。双向串联谐振变换器作为一种谐振型DAB变换器也得到了发展。传统的双向串联谐振变换器的拓扑结构如图1所示。通常会使用变频控制策略对其进行控制，然而，该变换器只在谐振点上才具有最低的阻抗，电压增益为1，一旦远离了谐振点，则增益低于1且有很大的能量环流，降低其传输效率。原边定频移相控制也是比较常见的控制策略之一，该方法也不能使电压增益大于1，同时较大的移相角也会造成较大的环路损耗。这两个方法都不能使变换器作为DCX使用，又不能实现能量的自然双向流动，而且在传统的双向串联谐振变换器拓扑下，正反向工作性能不一致，且不能实现全负载范围下的软开关。

发明内容

本发明公开的一种软开关型双向串联谐振变换器及其恒增益控制方法目的之一是提供一种拓扑结构完全对称的双向串联谐振变换器，能够克服传统双向串联谐振变换器正反运行不对称问题，同时又能够实现所有MOS管在全负载范围内的零电压开通(ZVS)，提高变换器的传输效率和可靠性。

本发明的另一个目的是提供一种软开关型双向串联谐振变换器的恒增益控制方法，能够实现所述变换器的电压恒增益功能，同时也能降低环流损耗以及实现正反向运行模式下能量的自然双向流动。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。