[發(fā)明專利]一種寬電壓增益電池儲能型雙向直流變換電路及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110908970.1
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113708636B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳西奇;李睿
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發(fā)明提供了一種寬電壓增益電池儲能型雙向直流變換電路及方法，所述變換電路包括：第一直流母線、第一電容、第一全橋電路、第一電感、第二直流母線、第二電容、第二全橋電路、第二電感、第三電容以及變壓器；第一電容接到第一直流母線上，第一全橋電路的直流側(cè)接到第一直流母線；第二電容接到第二直流母線上，第二全橋電路的直流側(cè)接到第一直流母線；第一電感和第三電容并聯(lián)連接，再與第二電感串聯(lián)，再與第一全橋電路兩橋臂中點和變壓器原邊組成一回路；第二全橋電路兩橋臂中點和變壓器副邊相連。本發(fā)明還提供了上述電路的控制方法、短路保護方法以及參數(shù)設(shè)計方法。本發(fā)明電路在寬電壓范圍內(nèi)均能實現(xiàn)零電壓開通，變換器效率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流功率變換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種寬電壓增益電池儲能型直?流變換電路及其控制、短路保護、參數(shù)設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著可再生能源的快速發(fā)展，新能源分布式接入和微電網(wǎng)技術(shù)的有機結(jié)合正?在逐漸改變傳統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)分布式能源更大限度的利用；同時，由于?可再生能源間歇性、不穩(wěn)定性的特點，儲能系統(tǒng)在風(fēng)光微電網(wǎng)中的按需接入可以?提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。在分布式發(fā)電和儲能領(lǐng)域的背景下，隔離型的高?功率密度高效率雙向運行的DC/DC變換器一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點。

雙有源橋變換器(Dual?Active?Bridge，DAB)由兩組全橋電路、電感以及高頻變壓器組成。其工作原理是，給予原副邊全橋開關(guān)管具有移相角的驅(qū)動信號使得原?副邊全橋在母線電壓下產(chǎn)生相同頻率不同相位的方波電壓，兩者作用于電路中間?的電感上，實現(xiàn)功率的雙向傳輸。DAB變換器的不足之處是：原副邊相位差的?存在會產(chǎn)生無功電流與循環(huán)功率，限制了工作效率和功率密度的進一步提升，且其無法在全部負載功率條件下實現(xiàn)軟開關(guān)。但是同時，DAB變換器擁有許多優(yōu)?點：第一，開關(guān)管的并聯(lián)電容與電路中間的電感L形成諧振電路，可以實現(xiàn)開關(guān)?管零電壓開通(Zero-Voltage-Switching，ZVS)的軟開關(guān)技術(shù)，降低變換器的開關(guān)損?耗，優(yōu)化效率；第二，具有較寬的增益范圍，可以滿足各種應(yīng)用場合，適用性較?強；第三，使用移相調(diào)制實現(xiàn)對變換器功率傳輸?shù)恼{(diào)節(jié)，簡化變換器的控制難度。

現(xiàn)有技術(shù)中，已有以下一些拓寬雙有源橋變換器的軟開關(guān)范圍的方法被提出：

(1)公開號為CN110557029A和CN107070239A的中國發(fā)明專利申請，提?出了在多重移相控制下的軟開關(guān)方法，并且在傳統(tǒng)的多重移相控制的基礎(chǔ)上加入?開關(guān)頻率調(diào)節(jié)，拓寬變換器軟開關(guān)的范圍，但其在寬電壓范圍應(yīng)用時能實現(xiàn)的軟?開關(guān)范圍仍有限，且開關(guān)頻率調(diào)節(jié)范圍過寬也會帶來無源元件設(shè)計困難的問題。

(2)公開號為CN110401350A的中國發(fā)明專利申請，提出一種雙有源全橋?雙向DC-DC變換器的全負載范圍ZVS的移相控制方法，在原有拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)?上引入激磁電流，補償二次側(cè)開關(guān)管關(guān)斷時諧振所需的最小電流，從而擴大變壓?器副邊開關(guān)管的軟開關(guān)范圍，但增加的激磁電流帶來了額外的導(dǎo)通損耗，降低了?變換器的效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供一種寬電壓增益電池儲能型雙?向直流變換電路及方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種寬電壓增益電池儲能型雙向直流變換電?路，包括：第一直流母線、第一電容、第一全橋電路、第一電感、第二直流母線、?第二電容、第二全橋電路、第二電感、第三電容以及變壓器；其中，

所述第一直流母線的正極和所述第一全橋電路直流母線的一端相連，所述第?一直流母線的負極和所述第一全橋電路直流母線的另一端相連；