[发明专利]一种用于抑制尖峰电压的双向隔离DCDC变换器及其控制方法

说明书

本发明一种用于抑制尖峰电压的双向隔离DCDC变换器及其控制方法，所述变换器包括高频变压器T1，连接在高频变压器T1高压侧的母线电容、第一半桥拓扑和第二半桥拓扑，以及连接在高频变压器T1低压侧的第三半桥拓扑、第四半桥拓扑、投切电容拓扑和LC滤波拓扑；投切电容拓扑由第九开关管M1和第五电容C5串联组成；通过在低压侧全桥旁边并入电容与开关管串联电路。并入的开关管的控制信号由全桥开关管的驱动信号通过逻辑运算得到。这样，装置在升压运行时能够降低半导体器件选型的余量与成本，降低系统损耗，提高开关频率，降低装置体积，在降压运行时能够提高开关频率减小占空比丢失。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，具体为一种用于抑制尖峰电压的双向隔离DCDC变换器及其控制方法。

背景技术

双向隔离直流到直流变换器(双向隔离DC/DC)是一种应用十分广泛的电力电子装置，它能双向的将一种形式的直流电能转化成另一种形式的直流电能。广泛的应用于微电网、电力系统、分布式发电、储能系统、轨道交通、电机牵引、航空航天、舰艇船舶、工业控制等领域。

例如，带有储能电池组的微电网系统，一方面，在微电网光伏、风能等新能源发电量充足的时候，能够将暂时多余的能量通过双向DC/DC变换器储存在电池、超级电容器等系统中；另一方面，在微电网电能供给紧张时，为了保证重要负荷的连续稳定运行，可将储能系统的能量通过双向DC/DC供给重要负荷。

由于双向DC/DC变换器充电和放电两种工况的工作原理不同，因此，两种工况下对开关管的要求不同。导致满足两种工况的器件价格高，损耗大，响应慢。使整个装置的性能变差，难以满足电力、工业等用户要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于抑制尖峰电压的双向隔离DCDC变换器及其控制方法，结构简单，设计合理，控制方便，满足输出电压电流要求的同时，减小了体积减小，降低了成本，提高了开关频率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于抑制尖峰电压的双向隔离DCDC变换器，其设置在第一直流电压源V1和第二直流电压源V2之间，双向的向第一直流电压源V1或第二直流电压源V2供给直流功率；

所述变换器包括高频变压器T1，连接在高频变压器T1高压侧的母线电容、第一半桥拓扑和第二半桥拓扑，以及连接在高频变压器T1低压侧的第三半桥拓扑、第四半桥拓扑、投切电容拓扑和LC滤波拓扑；投切电容拓扑由第九开关管M1和第五电容C5串联组成；

所述的母线电容、第一半桥拓扑和第二半桥拓扑的两端均分别连接在第一直流电压源V1的正、负两端；

所述的第三半桥拓扑、第四半桥拓扑、投切电容拓扑和LC滤波拓扑并联设置；所述第二直流电压源V2正端连接至LC滤波拓扑中点，负端连接至LC滤波拓扑电容端；

所述高频变压器原边的一端经第四电容连接至第一半桥拓扑的半桥中点，另一端连接至第二半桥拓扑的半桥中点；副边一端连接至第三半桥拓扑的半桥中点，另一端连接至第四半桥拓扑的半桥中点。

优选的，第一半桥拓扑由第一开关管Q1和第二开关管Q2串联组成，第二半桥拓扑由第三开关管Q3和第四开关管Q4串联组成，第三半桥拓扑由第五开关管Q5和第六开关管Q6串联组成，第四半桥拓扑由第七开关管Q7和第八开关管Q8串联组成；第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8均采用IGBT。

进一步，第九开关管M1的驱动信号由第六开关管Q6和第八开关管Q8进行逻辑运算或得到。

优选的，第九开关管M1为MOSFET单管器件。