[发明专利]一种三相LCL-DAB直流变换器拓扑及其控制方法

说明书

本发明公开了一种三相LCL‑DAB直流变换器拓扑及其控制方法，所述三相LCL‑DAB直流变换器，包括一次侧、二次侧和中间磁件；所述一次侧、二次侧均为三相桥式电路，中间磁件为三相高频变压器星型连接组成；一次侧三相桥式电路与三相高频变压器之间由三相LCL谐振腔电路连接；所述一次侧三相桥式电路并联输入电容C₁作为输入端口，所述二次侧三相桥式电路并联输出电容C₂作为输出端口。该直流变换器拓扑能显著减小电流有效值，在保留隔离、高功率密度特性的前提下，还保证了高电能转换效率和相对较低的硬件成本。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种三相LCL-DAB直流变换器拓扑及其控制方法。

背景技术

一直以来，高频双向隔离型直流变换器(IBDC)作为电力电子领域的研究热点一直受到广泛关注。被广泛应用在高电压变比，能量双向流动的大功率工业领域，例如电力电子变压器，多电飞机，家用电动汽车，分布式直流微电网等重要的工业应用领域。三相DAB拓扑作为IBDC中一种非常有潜力的拓扑，能够简单的实现高电压变比，高功率密度，低器件应力，开关器件的软开关等多项功能。但同时，在高电压变比的情况下，三相DAB存在着高回流功率，电流有效值过大等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有DAB变换器高电压变比情况下电流有效值过大的技术缺陷，提出一种三相LCL-DAB直流变换器拓扑及其控制方法，该直流变换器拓扑能显著减小电流有效值，在保留隔离、高功率密度特性的前提下，还保证了高电能转换效率和相对较低的硬件成本。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种三相LCL-DAB直流变换器，包括一次侧、二次侧和中间磁件；

所述一次侧、二次侧均为三相桥式电路，中间磁件为三相高频变压器星型连接组成；一次侧三相桥式电路与三相高频变压器之间由三相LCL谐振腔电路连接；所述一次侧三相桥式电路并联输入电容C₁作为输入端口，所述二次侧三相桥式电路并联输出电容C₂作为输出端口。

作为本发明的进一步改进，所述三相LCL谐振腔电路的每相均与三相高频变压器的原边绕组串联；三相LCL式谐振腔采用星型连接至中性点O₃，三相高频变压器采用星型连接至原边绕组中性点O₁，副边绕组中性点O₂。

作为本发明的进一步改进，所述一次侧三相桥式电路为六个开关管组成三相桥逆式变电路；六个开关管串联接在输入电压两端，开关管T₁₁的源极与开关管T₁₂的漏极相连，三相桥臂中点通过三相LCL谐振腔与变压器相连，A相桥臂中点与左侧谐振电感的一端相连，左侧谐振电感的与右侧谐振电感相连，交汇节点与谐振电容的一端相连，三相谐振电容共同连接在中性点O₃上；右侧谐振电感的另一端与变压器一次侧绕组相连。

作为本发明的进一步改进，所述二次侧三相桥式电路为六个开关管组成三相桥式整流变电路。

作为本发明的进一步改进，所述一次侧、二次侧三相桥式电路均采用三相对称控制，每相桥臂的开关信号之间互差120度相位。

作为本发明的进一步改进，所述三相LCL谐振腔电路的参数满足以下关系：

式中，ω_s为开关频率，L_r为谐振电感，C_r为谐振电容。

一种三相LCL-DAB直流变换器的控制方法，包括以下步骤：

一次侧、二次侧三相桥式电路之间的外移相角始终保持在最大移相角π/2不变，通过调制方法改变原副边桥口电压的有效值来改变功率的传输。