一种减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法和装置与流程

本发明涉及直流变换器技术领域，尤指一种减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法和装置。

背景技术：

随着储能产业的发展，双向直流变换器得到较大应用，低电压电池在小容量储能系统中得到较大应用。基于对安全的考虑，图1为一种已有的隔离型双向直流变换器的电路示意图，如图1所示，低电压电池充放电需要电气隔离的，因此隔离型双向直流变换拓扑得到较大范围应用。

对于低电压电池储能系统，传输相同功率的条件下，由于充放电电流较大，图2为一种已有的较大的关断电流示意图，如图2所示，图2中横坐标为时间，单位为秒(s)，纵坐标为关断电流(也可以称为尖峰电流)，单位为安培(a)，隔离型双向直流变换器的低压侧在开关器件关断瞬间会产生较大的尖峰电压。该尖峰电压会损坏开关器件，且增大电磁干扰。传统的解决方案是选择电压等级更高的开关器件和增加吸收或滤波的装置，但会增加系统成本。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法和装置，能够通过调节电压减少尖峰电压，而不会增加系统成本。

为了达到本发明目的，第一方面，本发明提供了一种减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法，包括：

获取隔离型双向直流变换器高压侧电压的参考电压值；

根据所述参考电压值调整所述高压侧电压，以减少所述隔离型双向直流变换器的尖峰电压。

第二方面，本发明提供了一种减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的装置，包括：

控制器，用于获取隔离型双向直流变换器高压侧电压的参考电压值，根据所述参考电压值输出相应的控制信号；

直流或交流变换器，用于根据所述控制信号，调整所述高压侧电压，以减少所述隔离型双向直流变换器的尖峰电压。

本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法和装置，通过调节高压侧电压来改变尖峰电流，从而减小尖峰电压。本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法和装置，相较于传统的方法不需要增加额外的成本就能有效减小尖峰电压。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为一种已有的隔离型双向直流变换器的电路示意图；

图2为一种已有的较大的关断电流示意图；

图3为本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的控制方案示意图；

图6为本发明实施例提供的控制方案控制后的关断电流示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图3为本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法的流程示意图，如图3所示，本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法，可以适用于带电池充电和放电功能的隔离型双向直流变换器，该方法包括：

s301：获取隔离型双向直流变换器高压侧电压的参考电压值。

具体的，隔离型双向直流变换器包括低压侧(电池侧)和高压侧两侧，其中，低压侧的电压较小、电流较大；高压侧的电压较大、电流较小。本发明实施例通过获取高压侧电压的参考电压值，根据参考电压值调整高压侧电压即可改变尖峰电流，从而减小尖峰电压。

s302：根据参考电压值调整高压侧电压，以减少隔离型双向直流变换器的尖峰电压。

具体的，根据产生尖峰电压vp的原理：vp＝lδ*di/dt，其中，lδ表示低压侧的寄生电感，di/dt表示电流对时间的导数，即电流变化率；可知，减少关断时的尖峰电流可以有效减少尖峰电压。

根据功率公式：以及根据尖峰电流的公式：其中，ip表示尖峰电流值，p表示充放电功率，v1表示低压侧电压，v2表示低压侧电压，n表示变压器变比，lr表示高压侧的谐振电感，fs表示隔离型双向直流变换器的开关频率，d代表隔离型双向直流变换器的移相比(控制量)。可知，增大高压侧电压v2可减少低压侧尖峰电流。

由上可知，本发明实施例在保证输出功率不变的条件下，虽然增大高压侧电压减小低压侧尖峰电流的同时，会增大高压侧尖峰电流，但高压侧尖峰电流本来就较小，所以不会带来较大的影响。因此，本发明实施例提供的方案，在通过调节高压侧电压减小低压侧尖峰电压时，并没有增加系统成本。

本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法，通过调节高压侧电压来改变尖峰电流，从而减小尖峰电压。本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法，相较于传统的方法不需要增加额外的成本就能有效减小尖峰电压。

进一步地，在上述实施例中，获取隔离型双向直流变换器高压侧电压的参考电压值之前，本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的方法还可以包括：获取隔离型双向直流变换器低压侧电压和充放电功率。

本实施例中，只需测量出低压侧电压v1和充放电功率即可获取高压侧电压的参考电压值。

可选的，根据隔离型双向直流变换器低压侧电压和充放电功率计算参考电压值，可以包括：采用公式计算参考电压值v；其中，ip表示尖峰电流值，p表示充放电功率，v1表示低压侧电压，n表示变压器变比，lr表示高压侧的谐振电感，fs表示隔离型双向直流变换器的开关频率。

获取隔离型双向直流变换器高压侧电压的参考电压值，可以包括：根据隔离型双向直流变换器低压侧电压和充放电功率计算参考电压值。

具体的，可以限制尖峰电流值ip，即可以预先获知尖峰电流值ip，其中尖峰电流值ip可以是技术人员根据经验或实际需要预先设置。本实施例根据预先获知的尖峰电流值ip，以及测量的低压侧电压v1和充放电功率，可以计算获得高压侧电压的参考电压值。

本实施例中，可以直接获取充放电功率p；也可以先获取充放电电流i，根据充放电电流i计算获得充放电功率p。

需要说明的是，变压器变比n、高压侧的谐振电感lr和隔离型双向直流变换器的开关频率fs均是已知的变量，可以由技术人员预先设置在控制器中。变压器变比n是指变压器原绕组和变压器副绕组之间的电压比或电流比，其计算原理与现有技术相同，本实施例在此不进行限定和赘述。

进一步地，在上述实施例中，获取隔离型双向直流变换器低压侧电压和充放电功率，可以包括：

通过电压采集表获取隔离型双向直流变换器低压侧电压v1；通过电流采集表获取充放电电流i，采用公式p＝v1*i获取充放电功率p。

具体的，可以通过电压采集表直接采集隔离型双向直流变换器低压侧电压，并将采集的低压侧电压发送给控制器。可以通过电流采集表采集放电电流(当前电流)，并将采集的放电电流发送给控制器，控制器根据放电电流计算得出放电功率p。本实施例中，基于预先获知尖峰电流值ip，以及低压侧电压v1和放电电流i计算高压侧电压v2的参考电压值。

需要说明的是，本发明实施例电压采集表采集隔离型双向直流变换器低压侧电压的实现原理与现有技术电压采集表采集电压的实现原理相同，以及电流采集表采集放电电流的实现原理与现有技术电流采集表采集电流的实现原理相同，本发明实施例在此不进行限定和赘述。进一步地，在上述实施例中，根据参考电压值调整高压侧电压，可以包括：根据参考电压值，通过直流或交流变换器调整高压侧电压。

本实施例中，控制器根据高压侧电压v2的参考电压值输出相应的控制信号，控制直流或交流变换器使其高压侧电压v2满足参考电压要求。

需要说明的是，本发明实施例直流或交流变换器调整高压侧电压的实现原理与现有技术直流或交流变换器调整电压的实现原理相同，本发明实施例在此不进行限定和赘述。可选的，本实施例中根据参考电压值调整高压侧电压可以包括：获取高压侧电压v2，计算高压侧电压v2与参考电压值的差值，根据差值调整高压侧电压v2。本实施例中，可以通过电压采集表采集高压侧电压v2，并将采集的高压侧电压v2发送给控制器。

需要说明的是，本发明实施例电压采集表采集高压侧电压与现有技术电压采集表采集电压的原理相同，本发明实施例在此不进行限定和赘述。

图4为本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的装置的结构示意图，如图4所示，本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的装置，包括：控制器41和直流或交流变换器42。

控制器41，用于获取隔离型双向直流变换器高压侧电压的参考电压值，根据所述参考电压值输出相应的控制信号。

直流或交流变换器42，用于根据所述控制信号，调整所述高压侧电压，以减少所述隔离型双向直流变换器的尖峰电压。

进一步地，在上述实施例中，如图4所示，本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的装置，还包括：电压采集模块43，用于采集所述隔离型双向直流变换器低压侧电压v1，并将所述低压侧电压发送给控制器41。

可选的，电压采集模块43可以包括电压采集表。

控制器41获取所述隔离型双向直流变换器高压侧电压的参考电压值，包括：根据所述低压侧电压和充放电功率计算所述参考电压值。

进一步地，在上述实施例中，如图4所示，本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的装置，还包括：电流采集模块44，用于采集所述隔离型双向直流变换器的充放电电流i，并将所述充放电电流发送给控制器41。

可选的，电流采集模块44可以包括电流采集表。

控制器41根据低压侧电压和充放电功率计算参考电压值，包括：采用公式p＝v1*i获取充放电功率p。

进一步地，在上述实施例中，控制器41根据所述隔离型双向直流变换器低压侧电压和充放电功率计算参考电压值，包括：

采用公式计算所述参考电压值v；

其中，ip表示尖峰电流值，p表示充放电功率，v1表示低压侧电压，n表示变压器变比，lr表示高压侧的谐振电感，fs表示隔离型双向直流变换器的开关频率。

图5为本发明实施例提供的减少隔离型双向直流变换器尖峰电压的控制方案示意图；图6为本发明实施例提供的控制方案控制后的关断电流示意图。如图5和图6所示，分别获取尖峰电流限制值(尖峰电流ip)、低压侧电压v1和电流或功率参考值(充放电电流i或功率p)，根据尖峰电流限制值(尖峰电流ip)、低压侧电压v1和电流或功率参考值(充放电电流i或功率p)进行高压侧电压v2的参考电压值计算，得到高压侧电压v2的参考电压值，控制器2根据v2的参考电压值控制直流或交流变换器使其高压侧电压v2满足参考电压要求，从而实现减少v1侧的尖峰电流，进而减少v1侧的峰值电压。同时，控制器1可以控制双向隔离型双向直流变换器实现充放电功率或电流的控制。本实施例中，控制器2负责v2电压控制，控制器1负责充放电功率或电流的控制，即能保证充放电控制功能，又能减小v1侧的峰值电流，从而减小尖峰电压。

本实施例中，可以通过电压采集表直接采集隔离型双向直流变换器低压侧电压，并将采集的低压侧电压发送给控制器。可以通过电流采集表采集放电电流(当前电流)，并将采集的放电电流发送给控制器，控制器根据放电电流计算得出放电功率p。

本实施例中，控制器2根据参考电压值调整高压侧电压可以包括：获取高压侧电压v2，计算高压侧电压v2与参考电压值的差值，根据差值调整高压侧电压v2。可选的，可以通过电压采集表采集高压侧电压v2，并将采集的高压侧电压v2发送给控制器2。

需要说明的是，图6中横坐标为时间，单位为秒(s)，纵坐标为关断电流(也可以称为尖峰电流)，单位为安培(a)。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。