[發明專利]單級式Boost全橋升壓零電流開關直流變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 202010778123.3
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111884521B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 寧光富;許國;王輝;劉永露
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/28
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明公開了一種單級式Boost全橋升壓零電流開關直流變換器及其控制方法，變換器原邊由一個升壓電感、LC串聯諧振腔和全橋模塊組成，其中全橋模塊滯后橋臂的兩個開關管分別正向串聯一個二極管，以防電流反向流通，而副邊為倍壓整流電路，原副邊通過高頻變壓器連接。變換器采用定頻移相PWM控制。超前橋臂的兩個開關管驅動具有相同的大于0.5的占空比，且相位差半個開關周期。滯后橋臂的兩個開關管驅動占空比均為0.5，且相位差半個開關周期。兩個橋臂對角線上的開關管驅動之間具有一個移相角，超前橋臂的驅動占空比與該移相角滿足一個固定關系式，通過控制該移相角可以調節傳輸功率和升壓比的大小。本發明可以實現所有半導體器件的零電流開通和關斷。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，主要應用于光伏發電直流升壓匯集系統中，涉及Boost全橋升壓型零電流開關直流變換器。

背景技術

根據REN21(世紀可再生能源政策網絡)發布的《全球可再生能源現狀報告2019》，2018年全球新能源發電新增裝機容量達到181GW，其中光伏發電約新增100GW。光伏發電采用中壓直流匯集是未來一個重要的發展方向，我國國家重點研發計劃智能電網專項早在2016年的第一批項目中，就設立了一個“大型光伏電站直流升壓匯集接入關鍵技術及設備研制”專題。針對單級式MPPT型光伏發電中壓直流匯集方案，中國科學院電工研究所研究了Boost全橋升壓變換器的工作性能(X.Huang,H.Wang,L.Guo,Y.Wang and H.Xu,DC-SeriesPV Collection DC/DC Converter with Wide Output Voltage Regulation Range,IECON 2018-44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society,Washington,DC,2018,pp.4359-4364.)，但所有開關管都是硬關斷的，開關損耗大。文獻(R.Suryadevara and L.Parsa,Full-Bridge ZCS-Converter-Based High-Gain ModularDC-DC Converter for PV Integration With Medium-Voltage DC Grids,in IEEETransactions on Energy Conversion,vol.34,no.1,pp.302-312,March 2019.)提出了一種可以實現所有主開關管零電流開關的全橋升壓變換器，其中四個主開關采用單向導通器件，比如采用IGBT串聯二極管的方式。利用開關器件的單向導電性，保證諧振電流下降為零之后不會繼續反向諧振，從而實現開關器件的ZCS開通和關斷。但由于需要在每個IGBT上串聯一個二極管，所以增加了該變換器的導通損耗。

發明內容

針對光伏發電直流升壓匯集系統中已有的單級式Boost全橋升壓匯集方案中存在每個開關管額外串聯了一個阻斷二極管導致導通損耗明顯升高的問題，本發明提供單級式Boost全橋升壓零電流開關直流變換器，在減少阻斷二極管數量的同時，縮短了其導通時間，并可以實現所有半導體器件的零電流開通和關斷，從而提高傳輸效率；