[發明專利]一種直流變換系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110842999.4
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113612401B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 何志興;肖子衡;羅安;汪亮;管仁鋒;李宗鑒;周奔;劉陽;徐千鳴;覃俊杰;周樂明;唐昱煊
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5388;H02M7/487;H02M3/335
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 王娟;馬強

1.一種直流變換系統，包括多個直流變壓器子模塊；其特征在于，每個直流變壓器子模塊的輸入端串聯或者每個直流變壓器子模塊的輸出端串聯，后一個直流變壓器子模塊的輸入端與前一個直流變壓器子模塊的輸出端并聯；在子模塊的輸入端串聯時，最后一個子模塊的輸出端作為直流變換系統的輸出端實現高變比降壓；在子模塊的輸出端串聯時，第一個子模塊的輸入端作為直流變換系統的輸入端實現高變比升壓；每個直流變壓器子模塊的負輸入端與該直流變壓器子模塊的正輸出端連接。

2.根據權利要求1所述的直流變換系統，其特征在于，所述直流變壓器子模塊包括依次連接的逆變電路、諧振電路、高頻變壓器和整流電路；所述逆變電路與輸入電容并聯；所述整流電路與輸出濾波電容并聯。

3.根據權利要求2所述的直流變換系統，其特征在于，對于相鄰的兩個直流變壓器子模塊，第一個直流變壓器子模塊的輸入電容與第二個直流變壓器子模塊的輸入電容串聯，第一個直流變壓器子模塊的輸出濾波電容與第二個直流變壓器子模塊的輸入電容并聯。

4.根據權利要求2所述的直流變換系統，其特征在于，所述逆變電路為全橋電路、不對稱半橋電路、對稱半橋電路或二極管箝位三電平電路。

5.根據權利要求2～4之一所述的直流變換系統，其特征在于，所述整流電路包括由第一二極管和第二二極管串聯連接組成的第一橋臂、由第三二極管和第四二極管串聯連接組成的第二橋臂；第一橋臂和第二橋臂并聯；所述第一二極管陽極與所述高頻變壓器副邊繞組的一端連接，所述第四二極管的陰極與所述高頻變壓器副邊繞組的另一端連接。

6.一種權利要求1～5之一所述直流變換系統的控制方法，其特征在于，該方法包括：

當所述直流變換系統運行在開環模式時，每個直流變壓器子模塊的功率開關管頻率f_s與串聯諧振頻率f_r相同；直流變壓器子模塊的逆變電路為不對稱半橋或者對稱半橋結構時，逆變電路每個橋臂的兩個功率開關互補導通；直流變壓器子模塊的逆變電路為全橋電路或者是二極管箝位三電平電路時，逆變電路每個橋臂的兩個功率開關管互補導通，開關信號為滿占空比信號；

當所述直流變換系統運行在閉環模式時，在直流變壓器子模塊的輸入端串聯時，除了最后一個直流變壓器子模塊外，其余所有的直流變壓器子模塊均采用開環模式；在直流變壓器子模塊的輸出端串聯時，除了第一個直流變壓器子模塊外，其余所有的直流變壓器子模塊均采用開環模式；對于需要閉環控制的直流變壓器子模塊，將其輸出端口的電壓的參考值V_ref與采樣得到的輸出端口電壓V_o作差后送入PI控制器，得到壓控振蕩器的參考值，將壓控振蕩器的輸出接到過零比較器的輸入端，得到該直流變壓器子模塊的功率開關管的開關信號。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，當開關管頻率f_s大于串聯諧振頻率f_r時，直流變壓器子模塊處于降壓模式；當開關管頻率f_s小于串聯諧振頻率f_r時，直流變壓器子模塊處于升壓模式。