[发明专利]用于操作电子功率转换器的方法和电子功率转换器

说明书

一种用于操作电子功率转换器(1)的方法，该转换器(1)包括初级DC链路电压V_p与变压器(3)的初级侧之间的初级桥(23)，以及次级DC链路电压V_s与变压器(3)的次级侧之间的次级桥(43)。为了控制从转换器(1)的初级侧到次级侧的电功率流，执行以下步骤：在给定转换器(1)的操作点的情况下，选择用于转换器(1)的操作的导通模式、以及相应的占空比d和相移g，控制初级桥(23)向变压器(3)提供占空比为d的电压脉冲，以及通过仅有源地切换两个开关单元来控制次级桥(43)，以向变压器(3)提供具有相移g的电压脉冲。

技术领域

本发明涉及功率电子领域，尤其涉及功率转换器，并且更具体地涉及用于电动车辆的车载充电器中使用的功率转换器。本发明涉及一种用于操作电子功率转换器的方法和电子功率转换器。

背景技术

电动车辆(EV)车载充电器(OBC)的要求通常指定了双向功率传输能力。这项技术的主要应用是车辆到车辆充电(V2V)，它允许从另一辆EV的满电池为一个EV的空电池充电。其他应用是车辆到负载(V2L)，这意味着车辆向连接到EV或车辆到电网(V2G)内的插座的电气装置提供AC功率，其中，EV在峰值需求期间向公用电网供电。

OBC通常由功率因数补偿(PFC)整流器以及跟随的隔离的DCDC转换器组成。对于最先进的单向OBC，众所周知的谐振转换器LLC拓扑被广泛用于DCDC转换器级。由于LLC是单向拓扑，因此必须将其扩展到CLLC以进行双向功率传输。由于次级侧以半桥模式操作，即低侧IGBT在放电模式下始终导通，因此CLLC在放电模式下通常仅提供50％的充电功率。此外，CLLC继承了LLC的缺点，即可变的开关频率和必需的谐振电容器。

CLLC的替代产品是双有源桥(DAB)转换器(图1)，其在两个方向上提供全功率传输。DAB的其他优点是它不需要谐振电容器，并且以恒定的开关频率操作。

DAB转换器包括两个全桥，一个在变压器的初级侧，一个在次级侧，具有确定的集成泄漏和磁化电感。存在三个控制变量：初级占空比、次级占空比、以及初级侧和次级侧之间的相移。由于所有三个控制变量都会影响输出功率，因此有两个自由度可用于确保在半导体开关(通常为MOSFET)处实现零电压开关(ZVS)，并将导通损耗最小化。然而，只有在以正确的方式控制开关时才能实现ZVS。从理论上已经证明了这是可行的，但是没有考虑现实世界中的元件容差、测量误差、寄生电容和体二极管反向恢复，并且可能导致ZVS丢失的操作条件。

以下出版物公开了双有源桥电路的使用

·Krismer F.等:Performance Optimization of a High Current Dual ActiveBridge with a Wide Operating Voltage Range,POWER ELECTRONICS SPECIALISTSCONFERENCE,2006.IEEE June 18,2006.

·Florian Krismer:Modeling and optimization of bidirectional dualactive bridge DC-DC converter topologies,DISS.ETH NO.19177(2010)-Chapter 3.1.

·Nikolas Schibli:Symmetrical multilevel converters with two quadrantDC-DC feeding.Polytechnique Fédérale de Lausanne,Dissertation N°2200(2000)–Chapter 4.