[发明专利]一种单向LLC谐振变换器及其变频控制方法、IPOS直流变换器

说明书

本发明提供一种单向LLC谐振变换器及其变频控制方法、IPOS直流变换器，单向LLC谐振变换器，其特征在于，包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器；低压侧换流器的输入端连接前级变换器的输出端，高压侧换流器的输出端连接直流电网。本发明能够大大减小高频变压器变比，降低了单向LLC谐振变换器的设计难度，且保证了IPOS直流变换器输出侧电压和输入侧电压的稳定，保证IPOS直流变换器安全稳定运行，可靠性高，减少了能量损耗。

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，具体涉及一种单向LLC谐振变换器及其变频控制方法、IPOS直流变换器。

背景技术

光伏发电由于其绿色环保以及储量丰富的特点已经在电力电子行业得到了大力发展，一般光伏发电系统为两级式结构，其包括前级变换器和后级变换器。前级变换器为DC/DC变换器，其负责完成最大功率点跟踪(MPPT)并将电压汇入低压直流母线，后级变换器包括后级DC/DC变换器或后级DC/AC变换器，后级变换器将低压直流母线的电能继续升压并传输至高压直流电网或者交流电网，其中如何将来自于前级变换器的电能有效的传输到后级变换器并提高能量的传输效率成为光伏发电技术中的重要研究领域。

其中应用于后级DC/DC变换器升压部分的IPOS型直流变压器是将多个DC/DC变换器以输入侧并联输出侧串联的方式进行组合，该组合方式适用于高压大功率场合，特别是光伏升压系统中对输出侧电压与输入侧电压比值要求较高的场合，前级变换器MPPT部分输出的低压经过后级直流升压变压器输出高电压进行传输。

目前一般采用输出均压控制方式对IPOS直流变换器进行控制，具体是直接对各子模块的输出电压与总输出电压进行控制，保证其中的一个子模块输出电压为总输出电压的1/2，即达到了均压效果，使两个子模块的输出电压达到相等。由输出电压闭环与输出均压闭环组成，输出电压闭环保证输出电压的稳定，而输出均压闭环保证一个模块的电压为总输出电压的1/2，两者之差和两者之和都作为子模块的控制信号生成相应的脉冲信号。各变换器的驱动信号需要与总输出电压叠加，控制方式较为复杂，且主要是针对输出侧接负载的情况，只是保证了IPOS直流变换器输出侧电压的稳定，不能保证IPOS直流变换器输入侧的电压稳定，导致IPOS直流变换器不能安全稳定运行，可靠性差。其目前用于IPOS直流变换器的子模块中由于变压器变比大，所以其设计难度大。

发明内容

为了克服上述现有技术中子模块设计难度大的不足，本发明提供一种单向LLC谐振变换器，包括依次连接的低压侧换流器、谐振模块、高频变压器和高压侧换流器；

所述低压侧换流器的输入端连接前级变换器连的输出端，所述高压侧换流器的输出端连接直流电网。

所述低压侧换流器为H桥结构，其包括第一半桥、第二半桥和低压母线电容Ci；

所述低压母线电容Ci连接于低压侧换流器的输入端；

所述第一半桥和第二半桥均包括位于上桥臂的IGBT模块和位于下桥臂的IGBT模块。

所述高压侧换流器为H桥结构，其包括第三半桥、第四半桥、高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2；

所述高压母线均压电阻R1和高压母线均压电阻R2串联后连接于高压侧换流器的输出端，且两者均与第四半桥的中点连接。

所述位于上桥臂的IGBT模块包括上IGBT和与上IGBT反并联的二极管；

所述位于下桥臂的IGBT模块包括下IGBT和与下IGBT反并联的二极管。

所述第三半桥包括位于上桥臂的二极管D5和位于下桥臂的二极管D6；

所述第四半桥包括位于上桥臂的高压母线电容C1和位于下桥臂的高压母线电容C2。

所述谐振模块包括谐振电感Lr、谐振电容Cr和激磁电感Lm；