[发明专利]LCC谐振缓冲型双向直流变换器及其调频软启动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及双向直流变换器及其控制领域。

背景技术

进入21世纪，化石燃料过度使用引起的能源危机和环境污染的问题使可再生能源能使用越来越广泛。与此同时，可再生能源的不连续性也限制了可再生能源的发展，因此带有储能装置的可再生能源利用系统成为了研究热点。在带有储能装置的系统中，双向直流变换器作为能量双向流动的接口，可以起到自动控制储能装置充放电的作用。与此同时，双向直流变换器在新能源汽车、航空航天、远洋船舶等领域也有很广泛的使用。但是目前的双向直流变换器仍然存在以下几大问题：

1、传统的非隔离型双向直流变换器多采用硬开关结构，其结构复杂，电路开关损耗较大。在电路工作频率提高的条件下，系统的转换效率大幅降低。

2、传统的双向直流变换器采用PWM控制方式，开关频率固定，由于控制方式的影响，电路的回路增益及响应速度较慢。

3、传统的双向直流变换器在低负荷的条件下，由于PWM控制的限制，系统的转换效率较低。

4、传统的双向直流变换器上电启动均为直接启动，直接启动会对电网造成较大的冲击，同时电路的启动也会产生较大的尖峰电流，对变换器和储能装置产生损害。

发明内容

本发明是为了解决现有的双向直流变换器结构简单与实现软开关二者不兼容、及定频控制上电时对电网会产生较大的冲击的问题。本发明提供了一种LCC谐振缓冲型双向直流变换器及其调频软启动控制方法。

LCC谐振缓冲型双向直流变换器，包括升压变换器单元和降压变换器单元，还包括软开关谐振缓冲模块；

软开关谐振缓冲模块设置在升压变换器单元和降压变换器单元之间，并为升压变换器单元和降压变换器单元提供软开关控制条件。

优选的是，所述软开关谐振缓冲模块包括并联连接的谐振网络和缓冲网络，

谐振网络，用于产生谐振电流，使升压变换器单元或降压变换器单元中的开关管两端电压按照正弦规律变化；

缓冲网络，用于实现充放电，并为谐振网络产生的谐振电流提供电流通路。

优选的是，所述谐振网络包括谐振电感L_r和谐振电容C_r；缓冲网络包括缓冲电容C_s；

缓冲电容C_s的一端与谐振电感L_r的一端连接，谐振电感L_r的另一端与谐振电容C_r的一端连接，谐振电容C_r的另一端与缓冲电容C_s的另一端连接；

缓冲电容C_s并联在升压变换器单元的高压输出端口和降压变换器单元的低压输出端口之间。

优选的是，所述升压变换器单元包括主电感L、电容C_low和功率开关管S_boost；

主电感L的一端与电容C_low的一端连接，主电感L的一端的与功率开关管S_boost的漏极连接，功率开关管S_boost的源极与电容C_low的另一端连接；

电容C_low的两端作为升压变换器单元的低压输入端口，功率开关管S_boost的漏、源极作为升压变换器单元的高压输出端口。

优选的是，所述降压变换器单元包括功率开关管S_buck和电容C_high，功率开关管S_buck的源极与电容C_high的一端连接；

功率开关管S_buck的漏极和电容C_high的另一端作为降压变换器单元的低压输出端口；

电容C_high的两端作为降压变换器单元的高压输入端口。

一种调频软启动控制方法，该方法用于对所述的LCC谐振缓冲型双向直流变换器进行调频软启动控制，该方法包括如下步骤：

步骤一、进行定频驱动模式，对LCC谐振缓冲型双向直流变换器的启动初期进行电路保护；

步骤二、进行调频工作模式，通过采样电路对LCC谐振缓冲型双向直流变换器的高压侧或低压侧电压进行采样，且DSP控制器根据采样电路的采样电压对相应的升压变换器单元或降压变换器单元中开关管进行调频控制，从而完成了对LCC谐振缓冲型双向直流变换器进行调频软启动控制；

其中，