[发明专利]一种非隔离型大功率高升压比双向DC/DC变换器及控制方法

说明书

本发明公开了一种非隔离型大功率高升压比双向DC/DC变换器及控制方法，包括八个双向功率开关管，三个升压电感，一个升压电容，一个钳位电容，一个滤波电容，一个负载，一个电源。把双向三电平Boost电路和双向Buck‑Boost电路巧妙地组合在一起，Buck‑Boost电路中的电容C作为升压电容且串联在输入侧“地P”和输出侧“地N”之间，使输入和输出不共地。拓扑结构可实现能量双向流动；在低压侧采用双向Buck‑Boost电路交错并联技术，降低流过开关管的电流应力，降低低压侧总电流纹波。适用于光伏、风力等可再生能源的储能系统中，具有良好的应用及推广前景。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其是一种储能用非隔离型大功率高升压比双向DC/DC变换器。

背景技术

微电网储能模块中的储能介质通常通过双向DC/DC变换器接入直流母线，进而实现直流母线侧和储能介质侧能量的双向流动。由于超级电容或蓄电池的输出电压远低于直流母线电压，因此需要一个电压传输比较高的直流变换器将超级电容或蓄电池的输出电压进行升高。目前，使用最多的是利用变压器或耦合电感实现高升压比，保证系统正常运行。但是，变压器或者耦合电感存在体积大、成本高、效率低等一系列问题，例如，当升压比很高时变压器原副边耦合度低，这就必然导致系统整体效率的降低。对于非隔离型变换器，为了满足高增益升压要求，传统Boost变换器需工作在接近于1的大占空比状态。但是，Boost变换器电路中元器件寄生电阻的存在，限制了它的升压增益；同时，当Boost变换器工作在接近于1的大占空比状态时，Boost变换器的效率较低。此外，Boost变换器的开关管电压应力钳位在输出电压，在高输出电压应用场合，需要选取高电压等级的开关管，从而增加了变换器电路成本和开关管的导通损耗，降低了变换器的效率。因此非隔离型高升压比双向DC/DC变换器受到越来越多的关注并得到迅速发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、成本低、低输入电流纹波、高升压比、低开关应力、能量可双向流动的非隔离型大功率高升压比双向DC/DC变换器及控制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：

本发明所述变换器包括第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、第四功率开关管S₄、第五功率开关管S₅、第六功率开关管S₆、第七功率开关管S₇、第八功率开关管S₈、第一升压电感L₁、第二升压电感L₂、第三升压电感L₃、升压电容C、箝位电容C_fly、降压模式滤波电容C_L、升压模式滤波电容C_H、降压模式负载R_L、升压模式负载R_H、降压模式电源V_H、升压模式电源V_L；

所述变换器具有升压模式和降压模式，其中升压模式的连接方式如下：

升压模式电源V_L的正极分别与第一功率开关管S₁集电极、第七功率开关管S₇集电极、第三升压电感L₃一端相连；

第一功率开关管S₁的发射极分别与第一升压电感L₁的一端、第二功率开关管S₂的集电极相连；

第七功率开关管S₇的发射极分别与第二升压电感L₂的一端、第八功率开关管S₈的集电极相连；

第一升压电感L₁的另一端、第二升压电感L₂的另一端与升压模式电源V_L的负极、升压电容C一端相连；