[发明专利]一种经济型双向隔离DC/DC四象限变换器及控制方法

说明书

本发明提供了一种经济型双向隔离DC/DC四象限变换器及控制方法，包括依次连接的全控型DC/AC变换器、变压器和四象限变换器，所述全控型DC/AC变换器作为原边拓扑变换器设置于变压器原边和一次侧直流母线之间，所述四象限变换器设置于变压器副边和二次侧直流母线之间；通过控制全控型DC/AC变换器和四象限变换器，实现能量由一次侧直流母线传输到二次侧直流母线或能量由二次侧直流母线传输到一次侧直流母线。本发明能够应用于直流输配电等系统，实现直流输电，有助于简化系统控制算法，降低系统成本，提高运行可靠性。

技术领域

本发明属于电力电子功率变换技术领域，具体涉及一种经济型双向隔离DC/DC四象限变换器及控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着新能源发电与直流输配电的发展，风力发电、光伏发电及储能等直流系统的接入与传输使得隔离型DC/DC的应用越来越广。

目前常用的双向隔离DC/DC变压器原副边常采用完全可控器件(IGBT,电力MOSFET等)，但实际应用中并不是任何时刻都要求能量双向流动，在多数时段都只有一个方向的变换器处于工作状态，电路元件的利用率低，生产成本高。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种经济型双向隔离DC/DC四象限变换器及控制方法，本发明能够应用于直流输配电等系统，特别针对新能源发电的接入如：海上或陆上全直流系统，实现直流输电，有助于简化系统控制算法，降低系统成本，提高运行可靠性。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种经济型双向隔离DC/DC四象限变换器，包括依次连接的全控型DC/AC变换器、变压器和四象限变换器，所述全控型DC/AC变换器作为原边拓扑变换器设置于变压器原边和一次侧直流母线之间，所述四象限变换器设置于变压器副边和二次侧直流母线之间；

通过控制全控型DC/AC变换器和四象限变换器，实现能量由一次侧直流母线传输到二次侧直流母线或能量由二次侧直流母线传输到一次侧直流母线。

作为可选择的实施方式，所述全控型DC/AC变换器为二电平或三电平全控AC/DC变换器。

作为可选择的实施方式，所述变压器的原边或副边串联谐振电容，与变压器漏感组成串联谐振电路。

作为可选择的实施方式，所述变压器的原边和副边的连接方式为单绕组、原边并副边串组合或原边串副边并组合方式。

作为可选择的实施方式，所述四象限变换器采取半桥或全桥方式，每个桥臂的结构包括串联的若干组，每一组为二极管和晶闸管并联组合方式，或晶闸管并联的组合方式。

基于经济型双向隔离DC/DC四象限变换器的控制方法，包括：

当能量由一次侧直流母线传输到二次侧直流母线时：

全控型DC/AC变换器基于一次侧电压/功率或二次侧电压/功率，采用闭环控制方式；

四象限变换器工作在不控整流状态；

能量由二次侧直流母线传输到一次侧直流母线时：

全控型DC/AC变换器为闭环同步PWM控制，四象限变换器采用开环控制或全控型DC/AC变换器不控为二极管整流或者采用开环同步PWM控制，四象限变换器采用闭环控制。

作为可选择的实施方式，能量由一次侧直流母线传输到二次侧直流母线时，利用变频移相开关信号进行控制，开关频率的选择大于变压器漏感和谐振电容的谐振频率，同时实现软开关控制。

作为进一步的限定，四象限变换器工作于第一象限或第三象限。