一種lc并聯(lián)雙向諧振dc/dc變換器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種雙向諧振DC/DC變換器及其控制方法，更具體涉及一種適用于高壓大功率的LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著城市規(guī)模的迅速增長和信息技術(shù)的高速發(fā)展，電網(wǎng)中的敏感負(fù)荷、重要負(fù)荷及非線性負(fù)荷越來越多，交流配電網(wǎng)將面臨線路損耗大、供電走廊緊張，以及電壓瞬時跌落、電壓波動、電網(wǎng)諧波、三相不平衡現(xiàn)象加劇等一系列電能質(zhì)量問題，迫切需要改變現(xiàn)有的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和配(供)電方式。
[0003]基于直流的配電網(wǎng)在輸送容量、可控性及提高供電質(zhì)量等方面具有比交流更好的性能，可以有效提高電能質(zhì)量、減少電力電子換流器的使用、降低電能損耗和運(yùn)行成本、協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源之間的矛盾，充分發(fā)揮分布式能源的價值和效益。
[0004]損耗是大功率傳輸中一個重要的考慮因素，軟開關(guān)技術(shù)可以在很大程度上降低開關(guān)器件的損耗，提高功率傳輸效率，還能有效防止開關(guān)器件由于發(fā)熱過多而損壞，現(xiàn)提出一種適用于大功率的LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器及其控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的是提供一種LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器及其控制方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了直流配電網(wǎng)中大功率變換器的升降壓。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器，所述變換器適用于高壓大功率場合；所述變換器包括依次連接的變換器模塊1、諧振單元和變換器模塊2 ;所述變化器模塊1與所述變換器模塊2分別包括并聯(lián)的直流電源、濾波電容和變換器橋臂；所述橋臂包括兩個并聯(lián)的由兩個開關(guān)管串聯(lián)組成的支路；所述諧振單元分別連接每個所述支路中的兩個開關(guān)管間。
[0007]本發(fā)明提供的一種LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器，每個所述開關(guān)管均反向并聯(lián)的二極管；所述變化器模塊1中的支路包括串聯(lián)的上管Q2和下管Q4以及串聯(lián)的上管Q1和下管Q3 ;所述變化器模塊2中的支路包括串聯(lián)的Q6和Q8以及串聯(lián)的Q5和Q7。
[0008]本發(fā)明提供的一種LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器，所述諧振單元包括并聯(lián)的電感Lr和電容Cr ;所述諧振單元的第一端分別連接開關(guān)管Q1與Q3之間和開關(guān)管Q6和Q8之間；所述諧振單元的第二端分別連接開關(guān)管Q2與Q4之間和開關(guān)管Q5和Q7之間。
[0009]本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器，所述變化器模塊2中的變換器橋臂與其濾波電容間串聯(lián)開關(guān)管Q9，所述開關(guān)管Q9反向并聯(lián)二極管D9。
[0010]本發(fā)明提供包含上述技術(shù)方案的的一種LC并聯(lián)雙向諧振DC/DC變換器的控制方法，所述方法包括八個階段；在第一階段中降壓工作時，所述開關(guān)管Q1和開關(guān)管Q4導(dǎo)通，所述電容Cr的電壓VCr為負(fù)的所述變換器模塊1的直流電源的電壓VI ；
[0011]所述電感Lr電流由正的10線性減小到零然后再反向增加到II直到II大于10是輸入給電感補(bǔ)充能量的過程，其輸出電流由濾波電容C2提供；
[0012]升壓工作時，所述開關(guān)管Q5和開關(guān)管Q8導(dǎo)通，所述諧振單元中的電容的電壓VCr為所述變換器模塊2的直流電源的電壓V2，所述電感Lr上的電壓等于輸入電壓，所述電感電流呈線性增加；該階段是輸入給電感補(bǔ)充能量的過程，電感電流從10開始線性增加到11，輸出電流由濾波電容提供。
[0013]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的所述的方法，在第二階段中降壓工作時，所述開關(guān)管Q1和開關(guān)管Q4同時關(guān)斷，所述電感Lr與電容Cr發(fā)生并聯(lián)諧振直到所述開關(guān)管Q9導(dǎo)通，所述電容Cr的電壓VCr等于所述電壓V2 ;該階段中，所述變換器的輸入端和輸出端沒有能量傳輸，輸出電流依然由濾波電容C2提供；變換器的能量在所述電感Lr和電容Cr之間進(jìn)行傳遞，但電感Lr和電容Cr上的總能量不變；
[0014]升壓工作時，所述開關(guān)管Q5和開關(guān)管Q8同時關(guān)斷，所述電感Lr和電容Cr發(fā)生并聯(lián)諧振直到所述電壓VCr為負(fù)的所述電壓VI ;在該階段中所述變換器的輸入端和輸出端沒有能量傳輸，輸出電流依然由濾波電容C1提供，能量在所述電感Lr和電容Cr之間進(jìn)行傳遞，所述電感和電容的總能量不變。
[0015]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的所述的方法，在第三階段中降壓工作時，所述開關(guān)管Q5的反并二極管D5和開關(guān)管Q8的反并二極管D8導(dǎo)通，所述電感Lr中的電流流過開關(guān)管Q5的反并二極管D5和開關(guān)管Q8的反并二極管D8為濾波電容C2充電，并提供負(fù)載電流；該階段中，所述電容Cr的電壓保持不變，所述電感Lr上電流線性減少；變換器輸入的能量就是在該階段傳給負(fù)載的直到所述開關(guān)管Q9關(guān)斷結(jié)束；
[0016]升壓工作時，所述開關(guān)管Q1的反并二極管D1和開關(guān)管Q4的反并二極管D4導(dǎo)通，所述電感Lr中的電流流過反并二極管D1，所述反并二極管D4給濾波電容C1充電，并提供負(fù)載電流，在該階段內(nèi)，所述電容VCr保持不變，所述電感Lr上電流線性減少，所述變換器輸入的能量在該階段內(nèi)傳給負(fù)載直到所述電感Lr電流為零結(jié)束。
[0017]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的所述的方法，在第四階段中降壓工作時，所述諧振電感Lr的電流iLr為13，所述電容Cr的電壓VCr為所述輸出電壓V2，所述開關(guān)管Q5的反并二極管D5和所述開關(guān)管Q8的反并二極管D8關(guān)斷，所述電感Lr和電容Cr發(fā)生并聯(lián)諧振直到所述電壓VCr等于所述電壓VI ;該階段中，所述電感Lr和電容Cr上能量和不變；
[0018]升壓工作時,所述諧振電感Lr的電流iLr = 13 = 0,所述反并二極管D1,反并二極管D4關(guān)斷，所述電感Lr和電容Cr發(fā)生并聯(lián)諧振直到所述電壓Cr為負(fù)的所述V2，該階段內(nèi)，所述電感Lr和電容Cr上的總能量不變。
[0019]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的所述的方法，在第五階段中降壓工作時，所述開關(guān)管Q2和開關(guān)管Q3導(dǎo)通，所述電壓VCr為所述電壓VI，所述電感Lr上的電壓等于輸入電壓VI，所述電感Lr電流由負(fù)的14線性減小到零然后再反向增加到15直到15大于14 ；
[0020]該階段是所述變換器輸入給電感補(bǔ)充能量的過程，所述電感Lr電流從反向14開始線性減小到零然后反向增加到15，所述變換器的輸出電流由濾波電容C2提供；
[0021]升壓工作時，所述開關(guān)管Q6和開關(guān)管Q7導(dǎo)通，所述電壓Cr為負(fù)的所述電壓V2，所述電感Lr上的電壓等于負(fù)輸入電壓，所述電感Lr電流呈線性反向增加，這個階段是輸入給電感補(bǔ)充能量的過程，所述電感Lr電流從14開始反向線性增加到15，輸出電流由濾波電容C1提供。
[0022]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種所述的方法，在第六階段中降壓工作時，所述開關(guān)管Q2和所述開關(guān)管Q3同時關(guān)斷，所述電感Lr與電容Cr發(fā)生并聯(lián)諧振直到所述開關(guān)管Q9導(dǎo)通，所述電壓VCr為負(fù)的所述電壓V2 ;該階段中，所述變換器的輸入端和輸出端沒有能量傳，輸出電流依然由濾波電容C2提供；所述變換器的能量在電感和電容之間進(jìn)行傳遞，所述電感Lr和電容Cr上的總能量不變；
[0023]升壓工作時，所述開關(guān)管Q6和第七開關(guān)管Q7同時關(guān)斷，所述電感Lr與電容Cr發(fā)生并聯(lián)諧振直到所述電壓VCr為所述電壓VI，在該階段中輸入端和輸出端沒有能量傳輸，輸出電流依然由濾波電容C1提供，能量在電感Lr和電容Cr之間進(jìn)行傳遞，所述電感和電容上的總能量不變。
[0024]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種所述的方法，在第七階段中降壓工作時，所述電壓VCr等于負(fù)的所述電壓V2，所述開關(guān)