本發(fā)明涉及電力電子變換，具體涉及基于異質(zhì)主輔支路集成的雙向軟開關(guān)型直流變換器拓?fù)浼捌溥\(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

1、隨著分布式光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車等直流源荷在配電網(wǎng)中的廣泛接入，現(xiàn)有交流配電網(wǎng)正向著交直流混合配電網(wǎng)的形態(tài)演變。作為電氣隔離與直流電壓變換功能的承擔(dān)者，隔離型雙向dc/dc變換器(isolated?bidirectional?dc/dc?converter,?ibdc)在交直流混合配電網(wǎng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，也是交直流混合配電網(wǎng)研究的焦點(diǎn)之一。

2、傳統(tǒng)單移相控制ibdc存在著回流功率較大與輕載下軟開關(guān)丟失的問題，難以實(shí)現(xiàn)全負(fù)載范圍內(nèi)的高效運(yùn)行。為降低ibdc運(yùn)行過程中的回流功率、拓寬ibdc軟開關(guān)運(yùn)行范圍，拓展移相控制、雙重移相控制、三重移相控制、混合多重控制等方法被提出。然而，上述優(yōu)化控制策略無法實(shí)現(xiàn)回流功率的完全消除以及全負(fù)載范圍內(nèi)的軟開關(guān)，且變換器模態(tài)眾多，分析過程復(fù)雜。

3、為實(shí)現(xiàn)變換器在全負(fù)載范圍內(nèi)的軟開關(guān)和回流功率的消除，現(xiàn)有電力電子變壓器多采用諧振型ibdc作為單元構(gòu)建中間級(jí)。然而，諧振型ibdc為實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的zvs，通常需要在每個(gè)開關(guān)管兩端并聯(lián)電容或采用寄生電容較大、開關(guān)速度較高的sic?mosfet。此外，諧振腔儲(chǔ)能元件眾多，裝置成本較高且參數(shù)設(shè)計(jì)較為困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了基于異質(zhì)主輔支路集成的雙向軟開關(guān)型直流變換器拓?fù)浼捌溥\(yùn)行方法，用以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的變換器控制策略難以實(shí)現(xiàn)全負(fù)載范圍內(nèi)的高效運(yùn)行且對(duì)mosfet的性能要求較高以及成本高的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、基于異質(zhì)主輔支路集成的雙向軟開關(guān)型直流變換器拓?fù)?，包括：原邊主功率支路、原邊輔助功率支路、變壓器組和副邊h5逆變器；

4、輸入電壓的正負(fù)極分別連接于輸入電容和，輸入電容和分別連接于原邊主功率支路；

5、原邊主功率支路包括串聯(lián)的含反并聯(lián)二極管的和，原邊輔助功率支路包括串聯(lián)的和，變壓器組包括主功率變壓器和副功率變壓器；

6、其中和串聯(lián)結(jié)點(diǎn)記作點(diǎn)，輸入電容和相連的結(jié)點(diǎn)記作點(diǎn)，點(diǎn)經(jīng)過傳輸電感與的原邊相連，點(diǎn)與的原邊直接相連，和均與的原邊相連，和的副邊連接于副邊h5逆變器；

7、副邊逆變器包括igbt及其對(duì)應(yīng)的反并聯(lián)二極管，其中的發(fā)射極和的集電極的結(jié)點(diǎn)連接于的副邊同名端，發(fā)射極與集電極的結(jié)點(diǎn)連接于的副邊異名端，的集電極和的集電極均與的集電極相連，的發(fā)射極和的發(fā)射極均與輸出側(cè)電容的負(fù)極相連，的發(fā)射極與輸出側(cè)電容的正極相連，的正極連接于的發(fā)射極，負(fù)極連接于的集電極，的正極連接于的發(fā)射極，負(fù)極連接于的集電極，的正極連接于的發(fā)射極，負(fù)極連接于的集電極，的正極連接于的發(fā)射極，負(fù)極連接于的集電極，的正極連接于的發(fā)射極，負(fù)極連接于的集電極。

8、優(yōu)選的，輸入電壓的正負(fù)極分別依次連接于輸入電容和，其中的正極與的集電極均連接于輸入電壓的正極，的負(fù)極與的發(fā)射極均連接于輸入電壓的負(fù)極，的負(fù)極與正極相連的結(jié)點(diǎn)連接于的原邊異名端；

9、的原邊同名端與傳輸電感一端相連，的原邊同名端與的另一端相連，其結(jié)點(diǎn)連接于的發(fā)射極與的集電極的結(jié)點(diǎn)，的源極和的漏極相連的結(jié)點(diǎn)連接于的原邊異名端；的副邊異名端與的副邊同名端相連。

10、基于異質(zhì)主輔支路集成的雙向軟開關(guān)型直流變換器拓?fù)溥\(yùn)行方法，包括：能量正向流動(dòng)模式和能量反向傳輸模式；

11、能量正向傳輸模式下，前半個(gè)周期和后半個(gè)周期中和交替導(dǎo)通，一直保持導(dǎo)通狀態(tài)，保持關(guān)斷狀態(tài)，副邊電流流通路徑由的反并聯(lián)二極管和構(gòu)成；

12、前半個(gè)周期分為和三個(gè)時(shí)間段；后半個(gè)周期與前半個(gè)周期為對(duì)稱狀態(tài)；

13、時(shí)間段內(nèi)保持關(guān)斷，電感電流經(jīng)過和，電流經(jīng)過和；且兩端電壓大于0，電感電流逐漸增大；在時(shí)刻，為導(dǎo)通，為關(guān)斷；節(jié)點(diǎn)之間電壓，原邊電壓為，副邊電壓為，其中為的副邊繞組匝數(shù)與原邊繞組匝數(shù)比；

14、時(shí)間段內(nèi)，在時(shí)刻，關(guān)斷，電流為漏源極間電容放電、漏源極間電容充電，當(dāng)漏源極間電容電壓小于0時(shí)的體二極管導(dǎo)通進(jìn)行續(xù)流，輸入電流出現(xiàn)突降，由于在電流的峰值關(guān)斷，漏源極間電容放電以及漏源極間電容充電的過程持續(xù)時(shí)間短，忽略不計(jì)，因此電容電壓無法突變，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷；兩端電壓小于0，電感電流逐漸減?。?/p>

15、時(shí)間段內(nèi)，保持關(guān)斷，在時(shí)刻，的體二極管、的反并聯(lián)二極管、的反并聯(lián)二極管實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，電路中沒有電流流過，和仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)；時(shí)刻，前半周期結(jié)束，后半周期開始，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)開通，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；

16、能量反向傳輸模式下，前半個(gè)周期和后半個(gè)周期中和交替導(dǎo)通，本體一直保持關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)管對(duì)和以及開關(guān)管對(duì)和在前半個(gè)周期和后半個(gè)周期中內(nèi)交替導(dǎo)通，副邊電流流通路徑由本體和的反并聯(lián)二極管構(gòu)成；

17、前半個(gè)周期分為、和三個(gè)時(shí)間段；

18、時(shí)間段內(nèi)，在時(shí)刻，、為導(dǎo)通，為關(guān)斷；經(jīng)過的反并聯(lián)二極管、、和，電流經(jīng)過的反并聯(lián)二極管、和，節(jié)點(diǎn)之間電壓，原邊電壓為0，電感兩端電壓小于0，電感電流反向增大；

19、時(shí)間段內(nèi)，在時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，電流為漏源極間電容充電、漏源極間電容放電，當(dāng)漏源極間電容電壓小于0時(shí)其體二極管導(dǎo)通進(jìn)行續(xù)流，的反并聯(lián)二極管導(dǎo)通；經(jīng)過反并聯(lián)二極管、和，電流經(jīng)過反并聯(lián)二極管、體二極管和原邊輸入電壓為，電感兩端電壓大于0，電感電流反向減小；

20、時(shí)間段內(nèi)，在時(shí)刻，體二極管和體二極管實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，的反并聯(lián)二極管關(guān)斷，電路中沒有電流流過，和仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)，時(shí)刻，前半周期結(jié)束，后半周期開始，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)開通，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；

21、后半個(gè)周期分為、和三個(gè)時(shí)間段，以及的開關(guān)與前半個(gè)周期、和三個(gè)時(shí)間段為對(duì)稱狀態(tài)；在時(shí)刻，電流從轉(zhuǎn)移至的體二極管，出現(xiàn)突增。

22、優(yōu)選的，在能量正向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)：

23、電感兩端電壓為：

24、(1)

25、其中，為的副邊繞組匝數(shù)與原邊繞組匝數(shù)比，為輸入側(cè)直流電壓，為輸出側(cè)直流電壓；

26、的表達(dá)式為：

27、(2)

28、輸出電流的表達(dá)式為：

29、(3)

30、的輸入電流的表達(dá)式為：

31、(4)。

32、優(yōu)選的，在能量正向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)：

33、原邊輸入電壓為0，故電感兩端電壓為：

34、(5)

35、故的表達(dá)式為：

36、(6)

37、輸出電流和電流與能量正向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)和的計(jì)算方式保持一致。

38、優(yōu)選的，在能量反向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)：

39、電感兩端電壓與能量正向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)的電感兩端電壓計(jì)算方式保持一致，的表達(dá)式為：

40、(7)

41、輸出電流和電流與能量正向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)的和計(jì)算方式保持一致。

42、優(yōu)選的，在能量反向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)：

43、電感兩端電壓與能量正向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)的電感兩端電壓計(jì)算方式保持一致；

44、的表達(dá)式為：

45、(8)

46、電流與能量正向傳輸模式的時(shí)間段內(nèi)的計(jì)算方式保持一致。

47、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了基于異質(zhì)主輔支路集成的雙向軟開關(guān)型直流變換器拓?fù)浼捌溥\(yùn)行方法，具有以下有益效果：

48、本發(fā)明能夠有效實(shí)現(xiàn)所有開關(guān)管的軟開關(guān)，且在zcs開關(guān)處采用si?igbt，在zvs開關(guān)處采用sic?mosfet，完全消除了該變換器運(yùn)行過程中的開關(guān)損耗，最大化提升了該變換器的運(yùn)行效率；并通過在輸出側(cè)橋臂采用h5逆變器結(jié)構(gòu)，使該變換器具有能量雙向傳輸?shù)哪芰Α?/p>