[發(fā)明專利]雙半橋諧振變換器拓撲結(jié)構及其最小電流路徑控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210123556.4
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114337308A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 胡松;李翼男;鐘黎萍;毛麗民;呂庭;黃歡
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/14;H02M1/32
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張勵

本發(fā)明公開了一種雙半橋諧振變換器拓撲結(jié)構及其最小電流路徑控制系統(tǒng)，包括輸入側(cè)橋式結(jié)構、諧振腔以及輸出側(cè)橋式結(jié)構，所述輸入側(cè)橋式結(jié)構由4個MOSFET開關管和兩個均壓電容組成，經(jīng)兩個LC型諧振腔，通過諧振腔上的高頻變壓器與由4個MOSFET開關管組成的輸出側(cè)橋式結(jié)構相連。由于輸入側(cè)橋式拓撲處含有兩個均壓電容，因此兩個諧振腔所受電壓應力減半。調(diào)節(jié)輸入側(cè)開關管間移相角差為θ，輸入側(cè)開關管與輸出側(cè)開關管移相角差為以兩個移相角為控制變量，結(jié)合所提出的最小電流路徑控制方法，在寬電壓范圍內(nèi)，將兩個諧振腔上電流應力最小化，實現(xiàn)同步整流，消除回流；在較大的轉(zhuǎn)換器增益變化范圍內(nèi)能夠保持全部開關管ZVS運行。

技術領域

本發(fā)明涉及電力電子變換技術領域，具體涉及一種雙半橋諧振變換器的拓撲結(jié)構及最小電流路徑控制系統(tǒng)。

背景技術

雙向DC-DC變換器是電力電子接口的一個組成部分，應用于新能源發(fā)電與儲能系統(tǒng)，電動汽車等。光伏陣列和燃料電池采用高增益的單向DC-DC變換器來調(diào)節(jié)直接從能源獲得的變化的直流電壓，而基于永磁同步發(fā)電機的風能系統(tǒng)經(jīng)過整流后得到直流電壓。電池或超級電容的存儲系統(tǒng)則在雙向潮流時使用雙向DC-DC變換器。為了實現(xiàn)低成本、小體積、輕量化的高效率，與硬開關變換器相比，具有高頻變壓器隔離的軟開關DC-DC變換器由于其較低的開關損耗更加適合。綜上，串聯(lián)諧振變換器可提供寬負載變化的軟開關，良好的輸出電壓和功率調(diào)節(jié)，并提供高效率。

高效率、高功率密度、高可靠性且控制靈活的雙向DC-DC變換器是確保各類包含儲能裝置的新能源發(fā)電系統(tǒng)、電動汽車和不間斷電源高效、安全、穩(wěn)定運行的關鍵。然而，現(xiàn)有的對于雙向DC-DC變換器拓撲改進以及調(diào)制優(yōu)化方法仍然不能滿足新能源發(fā)電和儲能系統(tǒng)等應用場合日益提高的性能需求，存在變換器環(huán)流、承受的電壓與電流應力較大，從而影響效率的問題。。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種雙半橋諧振變換器拓撲電路及最小電流路徑控制系統(tǒng)，用以拓寬雙向DC-DC變換器拓撲范圍，抑制變換器存在的環(huán)流，減小變換器所受電壓與電流應力，提升變換器運行效率。

本發(fā)明提出了一種雙半橋諧振變換器拓撲結(jié)構及其最小電流路徑控制系統(tǒng)，包括：

輸入側(cè)橋式電路，所述輸入側(cè)橋式電路由4個MOSFET開關管和兩個均壓電容構成；

輸出側(cè)橋式電路，所述輸出側(cè)橋式電路由4個MOSFET開關管構成；

所述輸入側(cè)橋式電路與輸出側(cè)橋式電路通過兩個LC型諧振腔的高頻變壓器相連，變壓器原邊側(cè)為輸入側(cè)橋式電路，作為直流-直流變換器的輸入端，副邊側(cè)為輸出側(cè)橋式電路，作為直流-直流變換器的輸出端。

優(yōu)選的，V_in和V_o分別是輸入電壓和輸出電壓，i_rT1和i_rT2分別是兩個諧振腔的諧振電流，i_o是輸出電流，C_r1、C_r2和C_o分別是諧振電容和輸出電容，L_r1、L_r2為諧振電感，S₁到S₄為輸入側(cè)橋式電路的開關元件，Q₁到Q₄為輸出側(cè)橋式電路的開關元件，這8個開關元件每個都是由一個二極管(d_Sn1到d_Sn4、d_Qn1到d_Qn4)和一個電容(C_Sn1到C_Sn4、C_Qn1到C_Qn4)組成，n是變壓器變比。