[發明專利]雙向變換器及其軟開關控制方法和電源設備

有效

• 申請號: 201710791876.6
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107612327B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 曾海峰;方耿
• 申請（專利權）人: 深圳市泰昂能源科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 官建紅

一種雙向變換器及其軟開關控制方法，檢測雙向變換器的第一輸出電壓和流過電感器的電感電流；根據輸出電壓，調整并得到開關管的PWM信號的占空比；其中，控制開關管關斷時刻為：能在開關管開通前將其輸出結電容的放電完畢時；通過控制雙向變換器的開關頻率以及占空比來得到預設電壓，并檢測電感電流來控制開關管的開通時刻，來達到讓開關管實現零電壓開通，在不增加任何輔助器件的情況下，通過改變控制方法，來實現開關的零電壓開通，減小變換器損耗，提高變換器功率密度和可靠性，降低成本。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，尤其涉及一種雙向變換器及其軟開關控制方法和電源設備。

背景技術

目前，目前Buck/Boost變換器工作實現軟開關大致可分為兩種，1)讓變換器工作在DCM((Discontinuous Conduction Mode，非連續導通模式)或臨界模式下，實現零電流開通；2)通過增加輔助器件來實現零電壓或零電流開通。然而目前的實現方式都具有缺點。

1)變換器工作在DCM或臨界模式下，能實現零電流開通，但不能實現零電壓開通，開關管輸出結電容的能量，在開通之前不能轉移，開通時損耗在開關上，且對于高頻、高壓工作條件開關管開通損耗更為突出。

2)增加輔助器件來實現零電壓或零電流開關，也增加了變換器的故障點以及成本。在控制原有的開關S1，SR還要額外的控制輔助的開關管S。

發明內容

本發明的目的在于在不增加任何輔助器件的情況下提供一種雙向變換器的軟開關控制方法，以低成本的方式解決傳統的雙向變換器中存在的開關管開通損耗高，功率密度及可靠性低的問題。

一種雙向變換器的軟開關控制方法，所述雙向變換器包括第一電容、第二電容、第一開關管、第二開關管和一電感器，所述第一電容第一端和所述第二電容第一端分別作為兩個電源正極，所述第一電容第二端和所述第二電容第二端接地，所述第二電容容量低于所述第一電容容量，所述電感器第一端通過所述第一開關管接所述第一電容第一端，還通過所述第二開關管接地，所述電感器第二端接所述第二電容第一端，所述方法包括：

所述雙向變換器工作在Buck狀態下輸出第一預設電壓時：

檢測所述雙向變換器的第一輸出電壓和流過所述電感器的電感電流；

比對所述第一預設電壓和所述第一輸出電壓，調整并得到控制所述第一開關管的第一PWM信號的占空比和控制第二開關管的第二PWM信號的占空比；

其中，所述第二PWM信號控制所述第二開關管關斷時刻為：在所述電感電流達到能在所述第一開關管開通前將其輸出結電容的放電完畢的第一預設負值時；

所述雙向變換器工作在Boost狀態下輸出第二預設電壓時：

檢測所述雙向變換器的第二輸出電壓和所述電感器的電感電流；

比對所述第二預設電壓和所述第二輸出電壓，調整并得到控制所述第一開關管的第三PWM信號的占空比和第二開關管的第四PWM信號的占空比；

其中，所述第三PWM信號控制所述第一開關管關斷時刻為：在所述電感電流達到能將在所述第二開關管開通前將其輸出結電容的放電完畢的第二預設負值時。

此外，還提供了一種雙向變換器，所述雙向變換器包括第一電容、第二電容、第一開關管、第二開關管和一電感器，所述第一電容第一端和所述第二電容第一端分別作為兩個電源正極，所述第一電容第二端和所述第二電容第二端接地，所述第二電容容量低于所述第一電容容量，所述電感器第一端通過所述第一開關管接所述第一電容第一端，還通過所述第二開關管接地，所述電感器第二端接所述第二電容第一端，所述雙向變換器還包括檢測電路和控制器；

所述雙向變換器工作在Buck狀態下輸出第一預設電壓時：