双向dc/dc变换器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于直流变换器技术领域，尤其涉及双向DC/DC(直流/直流)变换器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着新能源的发展，储能装置得到大量应用，双向DC/DC变换器作为共直流母线系统的母线与蓄电池之间的器件有着巨大的应用前景。双向DC/DC变换器具有多种类型。
[0003]在非隔离型双向DC/DC变换器中，具有双桥臂的双向DC/DC变换器因其架构简单、可实现两侧电压升降压控制以及在两侧电压接近时的功率控制而得到广泛的应用。图1示出了现有的具有双桥臂的双向DC/DC变换器的电路，包括:第一开关管MO 1、第二开关管M02、第三开关管M03、第四开关管M04、第一电容COl、第二电容C02以及电感LOl。图1所示的双向DC/DC变换器处于升压模式或者降压模式下，高压侧的滤波电容总是承担着开关管的脉冲电流的滤波需求，而低压侧由于有滤波电感的存在，其纹波电流要小很多，这使得低压侧的滤波电容的滤波需求较小。因此，在图1所示的双向DC/DC变换器中，位于高压侧的滤波电容需要具有较大的电容量。
[0004]但是，图1所示的双向DC/DC变换器的两侧均可能作为高压侧，如果配置两侧的电容均满足高压侧滤波电容的需求，就会导致低压侧的滤波电容出现过设计，如果配置两侧的电容仅满足低压侧滤波电容的需求，就会导致高压侧的滤波电容的电流应力过大或者输出纹波电压不满足需求。如何解决双向DC/DC变换器在运行过程中不能兼顾高压侧和低压侧的滤波电容需求的问题，是本领域技术人员面临的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双向DC/DC变换器及其控制方法，以解决现有的双向DC/DC变换器在运行过程中，不能兼顾高压侧和低压侧的滤波电容需求的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]本发明公开一种双向DC/DC变换器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容以及电感，所述第一开关管的第一端与所述第一电容的第一端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第一侧的正极，所述第二开关管的第二端与所述第一电容的第二端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第一侧的负极，所述第三开关管的第一端与所述第二电容的第一端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第二侧的正极，所述第四开关管的第二端与所述第二电容的第二端连接、作为所述双向DC/DC变换器的第二侧的负极，所述电感的第一端同时连接至所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端，所述电感的第二端同时连接至所述第三开关管的第二端和所述第四开关管的第一端，所述第一电容和所述第二电容的电容值为:所述双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，所述双向DC/DC变换器还包括电容池和切换组件；
[0008]所述切换组件与所述电容池、所述第一侧的正极以及所述第二侧的正极连接，在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联，在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联。
[0009]优选的，在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联，具体为:在所述第一侧与所述第二侧的电压差大于第一阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第一电容并联；
[0010]在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联，具体为:在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第二阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池与所述第二电容并联；
[0011]其中，所述第一阈值为正数，所述第二阈值为负数，且所述第一阈值和所述第二阈值的绝对值相同。
[0012]优选的，在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，所述切换组件将所述电容池悬置；
[0013]在所述第一侧与所述第二侧的电压差处于所述第一阈值和所述第三阈值之间或者处于所述第二阈值和所述第四阈值之间的情况下，所述切换组件保持当前切换状态；
[0014]其中，所述第三阈值为小于所述第一阈值的正数，所述第四阈值为大于所述第二阈值的负数，且所述第三阈值和所述第四阈值的绝对值相同。
[0015]优选的，在所述第一侧与所述第二侧的电压差位于所述第一阈值和所述第二阈值之间的情况下，所述切换组件保持当前切换状态。
[0016]优选的，所述切换组件包括转换型继电器；
[0017]所述转换型继电器的动触点与所述电容池的第一端连接，所述转换型继电器的第一静触点与所述第一侧的正极连接，所述转换型继电器的第二静触点与所述第二侧的正极连接；
[0018]所述电容池的第二端与所述第一侧的负极以及所述第二侧的负极连接。
[0019]优选的，所述切换组件包括第一切换开关和第二切换开关；
[0020]所述第一切换开关的第一端与所述电容池的第一端连接，所述第一切换开关的第二端与所述第一侧的正极连接，所述第一切换开关的控制端响应控制信号控制所述第一切换开关的第一端和第二端之间导通或断开；
[0021]所述第二切换开关的第一端与所述电容池的第一端连接，所述第二切换开关的第二端与所述第二侧的正极连接，所述第二切换开关的控制端响应控制信号控制所述第二切换开关的第一端和第二端之间导通或断开；
[0022]所述电容池的第二端与所述第一侧的负极以及所述第二侧的负极连接。
[0023]优选的，所述第一切换开关为IGBT、M0SFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器；
[0024]所述第二切换开关为IGBT、M0SFET、两个反向串联的IGBT、两个反向串联的MOSFET、双向晶闸管或者继电器。
[0025]优选的，在所述第一切换开关为继电器的情况下，作为所述第一切换开关的继电器的主触点的两端并联第一缓冲电路或者第一二极管，其中，所述第一缓冲电路包括串联的第一缓冲开关和第一电阻，所述第一二极管的阴极与所述电容池的第一端连接、阳极连接至所述第一侧的正极；
[0026]在所述第二切换开关为继电器的情况下，作为所述第二切换开关的继电器的主触点的两端并联第二缓冲电路或者第二二极管，其中，所述第二缓冲电路包括串联的第二缓冲开关和第二电阻，所述第二二极管的阴极与所述电容池的第一端连接、阳极连接至所述第二侧的正极。
[0027]本发明还公开一种控制方法，应用于上述的双向DC/DC变换器，所述控制方法包括:
[0028]获取所述双向DC/DC变换器的第一侧和第二侧的电压值；
[0029]确定所述第一侧和所述第二侧的电压差；
[0030]根据所述电压差确定所述双向DC/DC变换器的高压侧；
[0031]在所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧的情况下，控制切换组件将电容池与第一电容并联；
[0032]在所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧的情况下，控制所述切换组件将所述电容池与第二电容并联。
[0033]优选的，上述控制方法中，所述根据所述电压差确定所述双向DC/DC变换器的高压侦U，包括:在所述电压差大于第一阈值的情况下，确定所述双向DC/DC变换器的第一侧为高压侧；在所述电压差小于第二阈值的情况下，确定所述双向DC/DC变换器的第二侧为高压侧；
[0034]其中，所述第一阈值为正数，所述第二阈值为负数，且所述第一阈值和所述第二阈值的绝对值相同。
[0035]优选的，上述控制方法中，还包括:在所述第一侧与所述第二侧的电压差小于第三阈值且大于第四阈值的情况下，控制所述切换组件将所述电容池悬置;在所述第一侧与所述第二侧的电压差处于所述第一阈值和所述第三阈值之间或者处于所述第二阈值和所述第四阈值之间的情况下，控制所述切换组件保持当前切换状态；
[0036]其中，所述第三阈值为小于所述第一阈值的正数，所述第四阈值为大于所述第二阈值的负数，且所述第三阈值和所述第四阈值的绝对值相同。
[0037]优选的，上述控制方法中，还包括:在所述第一侧与所述第二侧的电压差位于所述第一阈值和所述第二阈值之间的情况下，控制所述切换组件保持当前切换状态。
[0038]由此可见，本发明的有益效果为:本发明公开的双向DC/DC变换器中，位于第一侧的第一电容和位于第二侧的第二电容的电容值为双向DC/DC变换器的低压侧所需的滤波电容值，并且双向DC/DC变换器中还设置有切换组件以及电容池，通过切换组件能够将电容池与第一电容或者第二电容并联。这保证了在双向DC/DC变换器运行过程中，低压侧的滤波电容不会出现过设计问题，通过将高压侧的电容(当第一侧为高压侧时，该电容为第一电容，当第二侧为高压侧时，该电容为第二电容)与电容池并联，能够提高高压侧的滤波电容的电容值，满足高压侧的滤波电容需求，从而兼顾双向DC/DC变换器的高压侧和低压侧的滤波电容需求。
【附图说明】
[0039]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0040]图1为现有的具有双桥臂的