[发明专利]一种高电压变比双向直流变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电压变比双向直流变换器及其控制方法，尤其涉及一种采用三相变压器的高电压变比双向直流变换器及其控制方法，属于新能源发电和功率电子变换领域。 

背景技术

随着能源危机和环境污染问题日益严重，太阳能、风能、氢能等新能源的开发与利用越来越受到人们的重视。由于受到天气和气候条件限制，新能源具有电力供应不稳定，不连续等缺点。为了弥补太阳能等新能源的不确定性，在新能源联合供电系统中引入蓄电池作为后备能源，当新能源发出的电能不足以提供负载所需能量时，蓄电池通过直流变换器提供不足的能量；当新能源发出的电能过剩时，通过直流变换器将过剩能量储存在蓄电池中。新能源供电系统的关键技术之一在于工作在直流母线和蓄电池之间的双向直流变换器。直流母线电压通常为400V，蓄电池单体输出电压通常为12V或48V，两者电压等级相差较大，要求双向直流变换器具有较大电压变比；电流脉动较大时会影响蓄电池的寿命，要求双向直流变换器低压侧电流纹波要小；为了人身安全，要求双向直流变换器具有电气隔离特性。 

近年来，学者提出的隔离型双向直流变换器电压变比为VL/VH =D/N，在两端电源电压等级相差较大的场合，只能通过提高变压器匝比来增加变换器的电压变比，但是变压器匝比增加后使得漏感增大，漏感与开关管结电容谐振引起电压尖峰，不仅使得开关管电压应力增加，而且恶化了变换器的电磁兼容性能。另外，现有的双向直流变换器多为两桥臂，在大功率应用场合，开关管承受电流应力较大，使得开关管难以选择。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压变比双向直流变换器及其控制方法，具有电压变比大、低压侧电流纹波小和实现电气隔离的特性，适于大功率场合应用。 

本发明为实现上述发明目的所采取的技术方案是：一种高电压变比双向直流变换器，包括高压侧电路，Y-Δ型三相变压器和低压侧电路，高压侧电路由滤波电容C_fh和高压侧三相全桥组成，低压侧电路由滤波电容C_fl和低压侧三相桥臂组成，滤波电容C_fh与高压侧三相全桥并联，高压侧三相全桥的三个桥臂中点分别与Y-Δ型三相变压器的三个原边同名端连接，Y-Δ型三相变压器的三个副边同名端分别与低压侧三相桥臂的三个桥臂中点连接，滤波电容C_fl与低压侧三相桥臂并联。 

高压侧三相全桥由六个开关管组成，第一开关管Q_H1的源极与第四开关管Q_H4的漏极连接组成A相桥臂，第二开关管Q_H2的源极与第五开关管Q_H5的漏极连接组成B相桥臂，第三开关管Q_H3的源极与第六开关管Q_H6的漏极连接组成C相桥臂，第一开关管Q_H1、第二开关管Q_H2和第三开关管Q_H3的漏极相连，第四开关管Q_H4、第五开关管Q_H5和第六开关管Q_H6的源极相连。