[發(fā)明專利]基于DC?DC變換器的電力電子變壓器及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710058735.3
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106602882A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建;寧思捷;朱奇;趙梓亦;馬昂;粟梅;孫堯
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/338;H02M3/315
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，更具體地，涉及一種基于DC-DC變換器的電力電子變換器及其控制方法。

背景技術(shù)

目前，隨著科技生產(chǎn)的發(fā)展，世界上電源產(chǎn)品中DC/DC部分已經(jīng)成為最主要、核心的部分。通信設(shè)備、電腦設(shè)備的供電大多數(shù)是直流電壓供電。雙向DC/DC變換器的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，主要用于直流電源系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)和電動汽車等車載電源系統(tǒng)中。同時人類對能源的需求日益增加，伴隨傳統(tǒng)化石能源的不斷枯竭，可再生能源的利用越來越重要。盡管可再生能源具有許多的優(yōu)點，但是大多數(shù)可再生能源均存在電力供應(yīng)不穩(wěn)定、不連續(xù)、隨氣候條件變化等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種基于DC-DC變換器的電力電子變壓器及其控制方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于DC-DC變換器的電力電子變壓器，包括：

DC-AC變換器拓?fù)淠K、AC-DC變換器拓?fù)淠K和高頻變壓器，所述DC-AC變換器拓?fù)淠K與所述AC-DC變換器拓?fù)淠K采用對稱結(jié)構(gòu)，所述DC-AC變換器拓?fù)淠K與高頻變壓器的原邊相連，所述AC-DC變換器拓?fù)淠K與高頻變壓器的副邊相連。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種基于DC-DC變換器的電力電子變壓器的控制方法，包括：

設(shè)計對稱結(jié)構(gòu)的DC-AC變換器拓?fù)淠K和AC-DC變換器拓?fù)淠K，所述DC-AC變換器拓?fù)淠K和所述AC-DC變換器拓?fù)淠K之間通過高頻變壓器進(jìn)行電氣隔離。

本發(fā)明的有益效果為：該電力電子變壓器以一種結(jié)構(gòu)簡單的DC-DC變換器為基礎(chǔ)，采用對稱的電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能量的雙向傳輸，使得整個電力電子變壓器能夠為其它的系統(tǒng)持續(xù)供電，在控制方法方面，采用自由振蕩模式和能量注入模式，具有更好的控制性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例的基于DC-DC變換器的電力電子變壓器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為電力電子變壓器中高頻變壓器等效電路圖；

圖3-a為DC-AC變換器拓?fù)淠K的能量注入模式工作原理圖；

圖3-b為DC-AC變換器拓?fù)淠K的自由振蕩模式工作原理圖；

圖4-a為AC-DC變換器拓?fù)淠K的能量注入模式工作原理圖；

圖4-b為AC-DC變換器拓?fù)淠K的自由振蕩模式工作原理圖；

圖5為原邊高頻諧振電路的輸入電壓原理圖；

圖6為DC-AC變換器拓?fù)淠K的開關(guān)序列及波形；

圖7為AC-DC變換器拓?fù)淠K的開關(guān)序列及波形；

圖8為初級輸入、諧振電流和第一高頻開關(guān)控制脈沖的波形圖；

圖9為在負(fù)載切換下原邊諧振電流和副邊負(fù)載輸出電壓的波形圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明的一個實施例提供了基于DC-DC變換器的電力電子變壓器，該電力電子變壓器包括DC-AC變換器拓?fù)淠K1、AC-DC變換器拓?fù)淠K2和高頻變壓器3，所述DC-AC變換器拓?fù)淠K1與所述AC-DC變換器拓?fù)淠K2采用對稱結(jié)構(gòu)，所述DC-AC變換器拓?fù)淠K1與高頻變壓器3的原邊相連，所述AC-DC變換器拓?fù)淠K2與高頻變壓器3的副邊相連。本實施例中的電力電子變壓器以一種結(jié)構(gòu)簡單的DC-DC變換器為基礎(chǔ)，采用對稱的電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能量的雙向傳輸，使得整個電力電子變壓器能夠為其它的系統(tǒng)雙向供電，具有持續(xù)性。

其中，DC-AC變換器拓?fù)淠K1包括直流電源和DC-AC變換器，DC-AC變換器包括原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路11和原邊高頻諧振電路12，直流電源通過原邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路11和原邊高頻諧振電路12與高頻變壓器3的原邊相連；AC-DC變換器拓?fù)淠K2包括穩(wěn)壓電容、負(fù)載和AC-DC變換器，AC-DC變換器包括副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路22和副邊高頻諧振電路21，高頻變壓器3的副邊通過副邊高頻諧振電路21和副邊高頻電能轉(zhuǎn)換電路22與負(fù)載相連，穩(wěn)壓電容與負(fù)載并聯(lián)，穩(wěn)壓電容對在負(fù)載上輸出的直流電起到穩(wěn)壓的作用。