本發(fā)明涉及雙向dc-dc變換器，尤其是涉及一種基于部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器。

背景技術(shù)：

1、雙向dc-dc變換器是支撐中低壓直流配電網(wǎng)底層能量雙向流動(dòng)的關(guān)鍵橋梁，母線與母線的直流互聯(lián)、分布式儲(chǔ)能的支撐調(diào)控以及電動(dòng)汽車負(fù)荷與電網(wǎng)的交互連接等雙向能量流應(yīng)用場(chǎng)景均依賴雙向dc-dc變換器實(shí)現(xiàn)。雙向能量流應(yīng)用場(chǎng)景要求雙向dc-dc變換器具備高效率運(yùn)行和寬調(diào)壓范圍等優(yōu)點(diǎn)，為同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行和寬調(diào)壓范圍，近年來部分功率型變換器概念被提出。基于部分功率思想，ieee?transactions?on?industrialelectronics期刊于2021年第68卷第2期論文《resonant?push–pull?converter?withflyback?regulator?for?mhz?high?step-up?power?conversion》報(bào)道了一種電流型諧振推挽-有源鉗位反激組合型變換器，適用于低壓大電流場(chǎng)景的電流型諧振推挽變換器開環(huán)工作在dcx模式承擔(dān)主要功率，有源鉗位反激變換器用于調(diào)壓承擔(dān)部分功率，雖然反激變換器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便的優(yōu)點(diǎn)，但在功率管切換會(huì)引起電壓和電流尖峰。為選擇合適的部分功率調(diào)壓模塊，ieee?transactions?on?industrial?electronics期刊于2022年第69卷第9期論文《regulated?series?hybrid?converter?with?dc?transformer(dcx)forstep-up?power?conversion》報(bào)道了一種部分功率預(yù)調(diào)節(jié)的組合型變換器，通過在多繞組變壓器中心抽頭輸入端級(jí)聯(lián)dc-dc變換器得到，該組合型變換器的部分功率調(diào)壓模塊為非隔離dc-dc變換器串聯(lián)輸入且承擔(dān)部分功率，故部分功率調(diào)壓模塊功率器件的電壓應(yīng)力低且集成度高，但該組合型變換器不具備能量雙向傳輸?shù)哪芰Α?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在針對(duì)背景所述的技術(shù)不足，提出一種基于部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器，主體電路采用諧振電流型推挽/src雙向變換器開環(huán)工作在直流變換模式，高頻變壓器t副邊中心抽頭級(jí)聯(lián)部分的部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器承擔(dān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓的功能，同時(shí)，該組合型變換器適用于低壓大電流場(chǎng)景且具備能量雙向傳輸?shù)哪芰Α?/p>

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器，所述變換器包括：直流電壓源v1、直流電壓源v2、高頻變壓器t、輸入電感l(wèi)in、諧振電感l(wèi)d1、諧振電感l(wèi)d2、勵(lì)磁電感l(wèi)m1、勵(lì)磁電感l(wèi)m2、濾波電感l(wèi)f、諧振電容cr、濾波電容co1、濾波電容co2、濾波電容co3、功率管s1、功率管s2、功率管s3、功率管s4、功率管s5、功率管s6、功率管s7、功率管s8，所述高頻變壓器t包括原邊繞組np1、np2和副邊繞組ns1、ns2；所述變換器由主體電路諧振電流型推挽/src雙向變換器和部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器組合而成；主體電路諧振電流型推挽/src雙向變換器工作在dcx模式包括將總功率由高頻變壓器t原邊正向傳輸?shù)礁边叄约坝筛哳l變壓器t副邊反向傳輸?shù)皆?；所述部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器與主體電路諧振電流型推挽/src雙向變換器的高頻變壓器t副邊中心抽頭級(jí)聯(lián)，在功率正向傳輸時(shí)調(diào)節(jié)vb端電壓，功率反向傳輸時(shí)調(diào)節(jié)va端電壓，其中，va端與高頻變壓器t副邊繞組ns1和ns2相連，實(shí)現(xiàn)電壓的輸入/輸出，vb端與電壓源v2相連，用于電壓的輸出/輸入。

4、進(jìn)一步的，所述主體電路諧振電流型推挽/src雙向變換器包括高頻變壓器t原邊電路和高頻變壓器t副邊電路；由直流電壓源v1、輸入電感l(wèi)in、諧振電容cr、功率管s1、功率管s2、諧振電感l(wèi)d1、諧振電感l(wèi)d2、勵(lì)磁電感l(wèi)m1、勵(lì)磁電感l(wèi)m2、繞組np1和繞組np2組成高頻變壓器t原邊電路；由繞組ns1、繞組ns2、功率管s3和功率管s4構(gòu)成的第一橋臂、功率管s5和功率管s6構(gòu)成的第二橋臂、濾波電容co1、濾波電容co2、濾波電容co3、直流電壓源v1組成高頻變壓器t副邊電路。

5、進(jìn)一步的，所述高頻變壓器t原邊，其電路連接方式為：直流電壓源v1的正極連接輸入電感l(wèi)in的左端，輸入電感l(wèi)in右端連接諧振電容cr的上端、勵(lì)磁電感l(wèi)m1下端、勵(lì)磁電感l(wèi)m2上端、繞組np1異名端和繞組np2同名端，直流電壓源v1的負(fù)極連接諧振電容cr下端、功率管s1源極和功率管s2源極，功率管s1漏極連接諧振電感l(wèi)d1左端，諧振電感l(wèi)d1右端連接勵(lì)磁電感l(wèi)m1上端和繞組np1同名端，功率管s2漏極連接諧振電感l(wèi)d2左端，諧振電感l(wèi)d2右端連接勵(lì)磁電感l(wèi)m2下端和繞組np2異名端。

6、進(jìn)一步的，所述高頻變壓器t副邊，其電路連接方式為：繞組ns1同名端連接功率管s3源極和功率管s4漏極，繞組ns2異名端連接功率管s5源極和功率管s6漏極，功率管s3漏極連接功率管s5漏極、濾波電容co1上端和部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器的va端正極，濾波電容co1下端連接部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器的va端負(fù)極、繞組ns1異名端和繞組ns2同名端，功率管s4源極連接功率管s6源極、濾波電容co3下端和直流電壓源v2負(fù)極，濾波電容co2上端連接部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器的vb端正極和直流電壓源v2正極，濾波電容co2下端連接部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器的vb端負(fù)極和濾波電容co3上端。

7、進(jìn)一步的，所述部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器為buck/boost雙向變換器，包括功率管s7、功率管s8和濾波電感l(wèi)f；功率管s7漏極連接va端正極，功率管s7源極連接濾波電感l(wèi)f左端和功率管s8漏極，濾波電感l(wèi)f右端連接vb端正極，功率管s8源極連接va端負(fù)極和vb端負(fù)極。

8、進(jìn)一步的，功率正向傳輸時(shí)，主體電路諧振電流型推挽/src雙向變換器中，功率管s1和功率管s2分別采用占空比小于0.5且相差半個(gè)周期的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率管s3、功率管s4、功率管s5和功率管s6不輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過體二極管自然導(dǎo)通整流；部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器中，功率管s7采用占空比小于0.5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率管s8不輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過體二極管自然導(dǎo)通。

9、進(jìn)一步的，功率反向傳輸時(shí)，主體電路諧振電流型推挽/src雙向變換器中，功率管s3和功率管s6采用占空比小于0.5且相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率管s4和功率管s5采用占空比小于0.5且相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率管s3和功率管s4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相差半個(gè)周期，功率管s4和功率管s6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相差半個(gè)周期，功率管s1和功率管s2不輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過體二極管自然導(dǎo)通整流；部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器中，功率管s8采用占空比大于0.5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功率管s7不輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過體二極管自然導(dǎo)通。

10、進(jìn)一步的，所述部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器的兩個(gè)工作模式分別為正向升壓模式和反向降壓模式，正向升壓模式的主體電路為諧振電流型推挽變換器，反向降壓模式的主體電路為src變換器，正向升壓模式的部分功率調(diào)壓電路為buck變換器，反向降壓模式的部分功率調(diào)壓電路為boost變換器。

11、進(jìn)一步的，所述部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器工作在正向升壓模式時(shí)，功率由v1側(cè)傳輸?shù)絭2側(cè)；主體電路諧振電流型推挽變換器作為直流變換器工作在固定的頻率和占空比，將總功率從高頻變壓器t原邊傳輸?shù)礁边?；傳輸?shù)礁边叺闹饕β释ㄟ^主體電路諧振電流型推挽變換器的高頻變壓器t副邊電路直接傳輸?shù)絭2側(cè)，部分功率經(jīng)由部分功率調(diào)壓電路buck變換器傳輸，并通過pwm控制調(diào)節(jié)總增益m1：

12、

13、其中，np1為高頻變壓器t原邊繞組，ns1為高頻變壓器t副邊繞組，dbuck為部分功率通過部分功率調(diào)壓電路buck變換器的功率管占空比。

14、進(jìn)一步的，所述部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器工作在反向降壓模式時(shí)，功率由v2側(cè)傳輸?shù)絭1側(cè)；主功率電路src變換器作為直流變流器工作在固定的頻率和占空比承擔(dān)主要功率，部分功率經(jīng)由部分功率調(diào)壓電路boost變換器傳輸，并通過pwm控制調(diào)節(jié)總增益m2：

15、

16、其中，dboost為部分功率通過部分功率調(diào)壓電路boost變換器占空比。

17、本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

18、(1)、本發(fā)明提出的一種基于部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器，主體電路諧振電流型推挽/src雙向變換器承擔(dān)主要功率，部分功率調(diào)壓電路非隔離dc-dc變換器承擔(dān)部分功率，因此能夠保證該組合型變換器能量高效傳輸和寬范圍調(diào)壓。

19、(2)、本發(fā)明提出的一種基于部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器，主體電路采用諧振電流型推挽/src雙向變換器，部分功率調(diào)壓電路采用buck/boost雙向變換器，能夠?qū)崿F(xiàn)功率雙向傳輸。

20、(3)、本發(fā)明提出的一種基于部分功率調(diào)壓的雙向諧振型dc-dc變換器，主體電路采用諧振電流型推挽/src雙向變換器，因此該組合型變換器適用于低壓大電流場(chǎng)合。